專利名稱：高鎳奧氏體球墨鑄鐵汽車排氣歧管及鑄造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于汽車排氣歧管技術領域，具體涉及高鎳奧氏體球墨鑄鐵汽車排氣歧管及鑄造方法。
背景技術：
隨著社會經濟條件的發(fā)展，市場上不斷涌現中、高檔轎車，其馬力和排放量對汽車零部件的工作條件要求越來越高，如傳統(tǒng)排氣歧管的工作溫度超過900℃，特別在熱、冷交變的工作條件下，排氣歧管的強度和塑性差，容易造成變形和開裂，致使發(fā)動機工作壓力不夠，而影響轎車的速度，嚴重時造成發(fā)動機工作失靈，不能滿足汽車工業(yè)的發(fā)展，因此對材料選擇要求量體裁衣。
高鎳奧氏體球墨鑄鐵因為有其良好的耐腐蝕、耐高溫抗氧化性，生產操作中無輻射，無毒害等多種優(yōu)點，在美國，德國，英國等西方發(fā)達國家已部分運用到汽車關鍵零部件生產。由于高鎳奧氏體球墨鑄鐵鐵液表面張力大，收縮傾向大，降溫快，流動性差的特點，將其用于汽車排氣歧管存在由于排氣歧管壁薄，結構復雜，熱節(jié)部位多，鑄件最易出現縮孔，縮松，澆不足和冷隔缺陷。因此高鎳奧氏體球墨鑄鐵在汽車排氣歧管的鑄造技術在國內外還不夠成熟，有待進一步開發(fā)。

發(fā)明內容
為解決上述鑄造技術中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵汽車排氣歧管及其鑄造方法，用高鎳奧氏體球墨鑄鐵鑄造的汽車排氣歧管具有良好的耐腐蝕性，耐熱性，耐熱沖擊性和熱延展性的。
為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是利用高鎳奧氏體球墨鑄鐵代替現有的鑄鐵鑄造成的汽車排氣歧管。
其鑄造工藝步驟為制芯、造型、合型、熔煉鐵液、澆注、開箱落砂和清理入庫，其中1、制芯采用低氮高強度覆膜砂，覆膜砂的強度≥3.4Mpa，低發(fā)氣≤14m/g；排氣歧管的內砂芯為內流通砂芯，外腔砂芯在兩管卡檔處位置鑲冷鐵；2、造型覆膜砂芯組合成型后，采用大孔流量澆注系統(tǒng)工藝，利用側冒口補縮，由潮模砂提供澆注時的靜壓頭；3、熔煉鐵液熔煉溫度1600～1700℃；采用鎂硅合金為球化劑進行球化處理，鎂硅合金球化劑的加入量為0.9-1.2％；用硅鐵孕育劑在包內孕育一次，硅鐵孕育劑的加入量為0.3-0.5％，用硅鍶孕育劑在澆注瞬時再次孕育，硅鍶孕育劑的加入量為0.13-0.16％；出爐溫度為1650℃～1690℃。
4、澆注工藝采用大流量、高溫快澆的工藝，澆注首箱溫度≤1560℃，澆注末箱溫度≥1470℃。
采用上述技術方案的有益效果是高鎳奧氏體球墨鑄鐵具有良好的耐腐蝕性、耐高溫性、抗氧化性、延展性、無輻射等特性，運用于制造汽車排氣歧管上，可使排氣歧管具有良好的耐腐蝕性，耐熱性，耐熱沖擊性和熱延展性，可以滿足中、高檔轎車其馬力和排放量對汽車零部件的工作條件越來越高的要求。在高鎳奧氏體球墨鑄鐵汽車排氣管的鑄造工藝中，制芯采用排氣管的內流通砂芯，工作條件排氣性能好，在排氣管的外腔砂芯上設置有冷鐵，減小溫度梯度，均衡溫度場，造型中由潮模砂提供澆注時的靜壓頭，增加型腔的充盈能力，從而保證鑄件在型腔有足夠的壓力來獲得健全鑄件。鐵液熔煉中采用硅鎂合金球化劑球化處理，在包內和澆注時孕育兩次，球化率均在85％以上，有效形成了奧氏體金相組織，實現金相組織90％VI6-8。采用大流量、高溫快澆的工藝，控制澆注溫度，解決了澆注中易出現縮松缺陷，保證了奧氏體球鐵的充型和澆注速度。采用上述鑄造工藝制成的高鎳奧氏體球墨鑄鐵汽車排氣歧管的指標比較如下各項指標均達到或高于德國標準DIN1964的要求，見下表



圖1為本發(fā)明高鎳奧氏體球墨鑄鐵汽車排氣歧管結構示意2為本發(fā)明的制作方法流程圖具體實施方式
如圖1所示的高鎳奧氏體球墨鑄鐵汽車排氣歧管，是由高鎳奧氏體球墨鑄鐵制成，金屬鐵中各元素重量百分比為C2.0～2.4；Si2.5～3.0；Mn≤0.8；P≤0.05；S≤0.01；Ni34.0～36.0；Cr1.5～2.5；Mo≤0.15；Cu≤0.5；Ce＜0.01；Ti≤0.03；Mg殘0.06～0.11。高鎳奧氏體球墨鑄鐵的基體組織為奧氏體+碳化物，實現金相組織90％VI6-8，具有良好的耐腐蝕性、耐高溫性、抗氧化性、延展性、無輻射等特點。
實施例1如圖2所示高鎳奧氏體球墨鑄鐵汽車排氣歧管的鑄造方法采用制芯、造型、合型、熔煉鐵液、澆注、開箱落砂和清理入庫工序。其中主改進工藝步驟為
1、制芯采用低氮高溫度覆膜砂，覆膜砂的強度為3.4Mpa，低發(fā)氣為14m/g；排氣歧管的內砂芯為內流通砂芯，工作條件排氣性能好，外腔砂芯在兩管卡檔處位置鑲冷鐵或使用內冷鐵，減小溫度梯度，均衡溫度場；制芯和造型工藝可以同時進行。
2、造型覆膜砂芯組合成型后，采用大孔流量澆注系統(tǒng)工藝，采用側冒口，由潮模砂提供澆注時的靜壓頭；制芯和造型后合型待用。
3、熔煉鐵液首先準備熔煉鐵液所用的原材料，其中鉻元素重量百分比選用為1.5；C優(yōu)選為2.2；Si優(yōu)選為2.8，然后采用250Kg容量的中頻感應電爐進行熔煉，熔煉溫度為1600℃；檢驗調整原鐵水成份，使金屬鐵中各元素重量百分比在德國標準DIN1694的范圍；采用鎂硅合金為球化劑進行球化處理，鎂硅合金球化劑的加入量為0.9％；用硅鐵孕育劑在包內孕育一次，硅鐵孕育劑的加入量為0.3％，用硅鍶孕育劑在澆注瞬時再次孕育，硅鍶孕育劑的加入量為0.13％；出爐溫度為1650℃，從而有效穩(wěn)定了金相質量。
4、澆注工藝采用大流量、高溫快澆的工藝。使用250Kg容量的中頻感應電爐，滿負荷大電流快速熔煉，從熔煉到澆注完操作越快越時間越短為好；鑄型盡量放在熔煉爐附近，以便快澆；加強孕育；澆注首箱溫度為1560℃，澆注末箱溫度為1470℃。
5、開箱落砂澆注的鐵液冷卻后即可開箱落砂，鑄造成高鎳奧氏體球墨鑄鐵排氣歧管；6、鑄件清理檢驗入庫澆鑄出來的鑄件，經檢驗合格后，進行吊拋丸處理，經清理、檢驗合格后進行清洗，噴防銹油入庫。
實施例2如圖2其鑄造方法采用制芯、造型、合型、熔煉鐵液、澆注、開箱落砂和清理入庫工序。其中主改進工藝步驟為
1、制芯采用低氮高溫度覆膜砂，覆膜砂的強度為4Mpa，低發(fā)氣為12m/g；排氣歧管的內砂芯為內流通砂芯，工作條件排氣性能好，外腔砂芯在兩管卡檔處位置鑲冷鐵或使用內冷鐵，減小溫度梯度，均衡溫度場；造型工藝可以與制芯同時進行。
2、造型覆膜砂芯組合成型后，采用大孔流量澆注系統(tǒng)工藝，采用側冒口，由潮模砂提供澆注時的靜壓頭；制芯和造型后合型待用。
3、熔煉鐵液首先準備熔煉鐵液所用的原材料，其中鉻元素重量百分比選用為2.0；C優(yōu)選為2.4；Si優(yōu)選為3.0，然后采用250Kg容量的中頻感應電爐進行熔煉，熔煉溫度為1700℃；檢驗調整原鐵水成份，使金屬鐵中各元素重量百分比在德國標準DIN1694的范圍；采用鎂硅合金為球化劑進行球化處理，鎂硅合金球化劑的加入量為1.2％；用硅鐵孕育劑在包內孕育一次，硅鐵孕育劑的加入量為0.5％，用硅鍶孕育劑在澆注瞬時再次孕育，硅鍶孕育劑的加入量為0.16％；出爐溫度為1690℃，從而有效穩(wěn)定了金相質量。
4、澆注工藝采用大流量、高溫快澆的工藝，澆注首箱溫度為1550℃，澆注末箱溫度為1490℃。
5、開箱落砂澆注的鐵液冷卻后即可開箱落砂，鑄造成高鎳奧氏體球墨鑄鐵排氣歧管；6、鑄件清理檢驗入庫澆鑄出來的鑄件，經檢驗合格后，進行吊拋丸處理，經清理、檢驗合格后進行清洗，噴防銹油入庫。
權利要求
1.一種高鎳奧氏體球墨鑄鐵汽車排氣歧管，具有排氣歧管，其特征在于所述排氣歧管為高鎳奧氏體球墨鑄鐵排氣歧管。
2.根據權利要求1所述的高鎳奧氏體球墨鑄鐵汽車排氣歧管的鑄造方法，其鑄造工藝步驟為制芯、造型、合型、熔煉鐵液、澆注、開箱落砂和清理入庫，其特征在于1)、制芯采用低氮高溫度覆膜砂，覆膜砂的強度≥3.4Mpa，低發(fā)氣≤14m/g；排氣歧管的內砂芯為內流通砂芯，外腔砂芯在兩管卡檔處位置鑲冷鐵；2)、造型覆膜砂芯組合成型后，采用大孔流量澆注系統(tǒng)工藝，采用側冒口，由潮模砂提供澆注時的靜壓頭；3)、熔煉鐵液熔煉溫度1600～1700℃；采用鎂硅合金為球化劑進行球化處理，鎂硅合金球化劑的加入量為0.9-1.2％；用硅鐵孕育劑在包內孕育一次，硅鐵孕育劑的加入量為0.3-0.5％，用硅鍶孕育劑在澆注瞬時再次孕育，硅鍶孕育劑的加入量為0.13-0.16％；出爐溫度為1650℃～1690℃；4)、澆注工藝采用大流量、高溫快澆的工藝，澆注首箱溫度≤1560℃，澆注末箱溫度≥1470℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了汽車排氣歧管技術領域的高鎳奧氏體球墨鑄鐵汽車排氣歧管及鑄造方法，該排氣歧管為高鎳奧氏體球墨鑄鐵排氣歧管，其鑄造方法經過制芯、造型、合型、熔煉、澆注、開箱落砂和鑄件清理檢驗入庫工序，制芯采用低氮高溫度覆膜砂，排氣歧管的內砂芯為內流通砂芯，外腔砂芯在兩管卡檔處位置鑲冷鐵；采用側冒口，由潮模砂提供澆注時的靜壓頭；熔煉溫度1600～1700℃，采用鎂硅合金為球化劑進行球化處理，用硅鐵和硅鍶孕育劑兩次孕育，并用采用大流量、高溫快澆而成。鑄造出的排氣歧管具有良好的耐腐蝕性、耐高溫性、抗氧化性、延展性、無輻射，可廣泛應用于中、高檔轎車上。
文檔編號C21C1/08GK1927505SQ20061010720
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月26日 優(yōu)先權日2006年9月26日
發(fā)明者田中青, 劉松奇, 齊曉波, 李平衡, 賈猛, 王青松, 楊雙杰, 申輝, 田政 申請人:西峽縣西泵特種鑄造有限公司