铁模覆砂工艺铸造排气管(百度文库).ppt

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1、二零一三年八月薄壁排气管铸件的铁模覆砂工艺内容提要1：薄壁排气管铸件介绍2：当前国内铸造工艺优缺点概述3：铁模覆砂工艺介绍4：模具设计5：铁型设计6：现场工艺控制7：质量状况8：总结一、薄壁排气管铸件介绍目录车用无水冷排气管是一种薄壁小件，毛坯重量6-8千克，壁厚4.5-6mm，通常牌号有QT450-10、RuT300、RuTSi4Mo、QTSi4Mo等排气管解剖图材质：RuT300组织：蠕化率≥50%，F+P拉伸强度：≥300MPa延伸率：≥1.5%硬度：150-230HBS主壁厚：4.5土0.5mm二、当前国内铸造工艺优缺点概述目前国内常用的铸造工艺有潮模砂铸造、树

2、脂砂铸造、组芯造型、消失模工艺。几种工艺各有优缺点：1：传统的砂型铸造工艺，材料成本低，设备简单。但是铸型刚性差，厚大部位最后凝固，得不到有效补缩，因此形成缩松的概率非常大。只能依靠在对应部位加冷铁或补缩冒口辅助解决问题。然而效果有限，并且带来的人工成本增加和出品率降低却不容乐观；2：树脂砂铸造以及组芯造型：铸型刚性有很大提高，但是材料成本高，超过潮模砂100-150%，经济效益很差；3：消失模工艺：造型简单、成本低廉，可以解决缩孔缩松问题，表面质量也有很大提升，但是目前还没找到有效的办法来稳定变形问题，特别是长度超过500mm的排气管。受到结构和铸造工艺的影响，容易形

3、成缩孔缩松的部位三、铁模覆砂工艺介绍铁模覆砂工艺（PermanentMoldwithSandLiningProces），是在铁型和模具之间留有一定的缝隙，喷入覆膜砂并固化后，获得型腔的方法，其最突出的特点就是铸型刚性强和冷却速度快。覆砂层铁型（砂箱）铸件铁型代替了传统的砂箱，型腔有非常高的刚性，在铸件凝固过程中，石墨化膨胀阶段可以利用型壁高刚性的特点实现自补缩；覆砂层是过渡层，可以通过改变其厚度来调节铸件冷却速度在合理区间；冷却速度提高对晶粒细化和减小珠光体片间距有显著作用。利用铁模覆砂铸造工艺的高刚性和较快的冷却速度，我们可以得到组织致密，无缩孔缩松缺陷、晶粒细小、材

4、质性能提升的铸件。对球铁、蠕铁、灰铁质量都有显著地效果。铁模覆砂工艺示意图四、模具设计传统工艺3：被主壁厚型腔吸收了部分热量的铁液，温度降低并沉积在法兰和底面凸台等厚大部位。温度的降低可以减小液态体收缩，对避免缩孔缩松有好处。1：对排气管类铸件，采用从主壁厚处进铁水的工艺设计。2：充型过程中，主壁厚型腔被高温铁液动态填充，使得铸件大部分高温区覆盖在薄壁部位，对避免薄壁区冷隔有利。模具设计在确定了进铁液位置后，设计了如下的布模方式，一箱四件。优点是布局紧凑、出品率为76.3%，各个铸件进铁液位置统一，排气方向统一，利于后期质量分析和管理。使用的铁型外廓规格和公司其余产品相

5、同，可以在现有的生产线上运行。坭芯排气方向模具设计浇注系统采用封闭式设计，内浇道阻流，挡渣能力较好，各浇道截面比为∑直：∑横：∑内=1.36:1.3:1。滤网座和集渣包内浇道模具设计定位销孔模具加热电热管孔底部排布1.5Kw*6条电阻加热管，配合温控装置将模具温度保持在250-300℃。温度过低覆膜砂固化时间长，影响生产效率。最重要的是固化时间长会引起覆膜砂铸型起模困难，甚至崩烂铸型。温度过高会造成覆膜砂烤焦，强度下降，出现砂眼等缺陷。模具设计五、铁型设计铁型的设计铁模覆砂工艺控制铸件冷却速度的关键是选择合理的覆砂层和铁型壁厚。对于不同壁厚铸件，期望的冷却速度不一样，覆

6、砂层厚度也要做相应的调整。例如曲轴产品，厚大件不用过分担心白口或渗碳体问题，只要表层不激冷就可以适当减薄覆砂层来加快铸型冷却速度，兼顾考虑覆砂层强度，一般设计为6-7mm；而对于薄壁件，通常的观点是增加覆砂层厚度，减小白口倾向。为了确定排气管铸件的覆砂层厚度，我们做了下面的模型具体分析。铁型设计为了确定覆砂层厚度，我们从排气管壁厚切取10*10mm单元，做定量分析E1E2铸件凝固过程，分别向坭芯和型壁释放热量。按照铸件壁厚4.5mm计算，从1400℃的浇注温度降到720℃共析点，共释放结晶潜热+热传递能量约为1430J。E1+E2=1430J铁型设计铁型（砂箱）覆砂层铸

7、件坭芯对于铸铁凝固，我们希望在共析点以上有足够的冷却速度，有利于奥氏体枝晶骨架生长和晶粒细化；通过共析点速度要快，可以促成细片状珠光体，有利于力学性能提高。铸型的工作温度为200-250℃，铸件凝固到共析点时放出的热量全部传递到覆膜砂层，使得覆膜砂温度升高。通过热传导计算，得出：1：按照覆砂层厚度为10mm，则铸件在共析点放出的热量使得覆砂层温度可以升高到718℃；2：按照覆砂层厚度为8mm，则铸件在共析点放出的热量使得覆砂层温度可以升高到847℃；铁型设计8mm覆砂层会升高到此温度，高于共析点共析温度10mm覆砂层会升高到此温度，和共析