本公開涉及一種精密鑄造方法，更具體地，涉及一種制造用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件的方法，該方法能夠節(jié)省制造成本并且減少制造時間同時提供卓越的耐熱性(heat resistance)和精度。

背景技術(shù)：

通常，在汽車排氣系統(tǒng)中所使用的零件不得不承受具有800℃至950℃的高溫的排出氣體。具體地，因為這樣的驅(qū)動零件具有復(fù)雜的形狀，所以使用諸如不銹鋼和鉻鎳鐵合金(Inconel alloy)等包含的大量的具有高耐熱性的昂貴的鎳(Ni)的材料來制造這樣的零件。

將諸如鋁(Al)、鈦(Ti)等元素添加到該耐熱合金中，以增強(qiáng)高溫強(qiáng)度。在這種情況下，因為諸如Al、Ti等添加元素與空氣高度反應(yīng)，所以很難控制合金元素。因此，在真空狀態(tài)下溶解合金元素并且經(jīng)過精密鑄造工藝來制造零件。

精密鑄造工藝包括：使用蠟或塑料制作與所鑄造制品具有相同形狀的模型；將該模型浸漬在漿料中，以利用漿料涂覆模型的表面若干次，其中，填充物與粘合劑以及粉末砂子一起混合；干燥模型；并且將模具加熱至100℃至200℃的溫度以移除殘留在模具中的蠟和塑料。

因此，將所制造的模具加熱至1000℃至1200℃的溫度，以確保熔融金屬的流動性，將熔融金屬注入到模具中，并且冷卻模具，然后，移除模具。然后，使熔融金屬經(jīng)過后續(xù)工藝以制備制品。

然而，上面描述的方法的缺點在于，當(dāng)通過該方法制備制品時，因為該方法包括執(zhí)行涂覆工藝若干次，所以人力成本和制造成本較高。此外，該方法的問題在于，在預(yù)加熱模具過程中或注入熔融金屬過程中，當(dāng)涂覆次數(shù)減少時，可能損壞模具。常規(guī)模具能夠容易抖出鑄造件，并且制造其的方法遭遇了未解決的問題在于因為該方法包括執(zhí)行涂覆工藝若干次，所以人力成本和制造成本較高。進(jìn)一步地，當(dāng)涂覆次數(shù)被隨意減少時會損壞模具。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，鑒于上述問題創(chuàng)作了本公開，并且本公開的目標(biāo)是提供一種制造用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件的方法，該方法能夠制造用于車輛排氣系統(tǒng)的具有卓越精度的精密鑄造零件，同時。在制造模具期間減少了涂覆次數(shù)。

本公開的另一目標(biāo)是提供一種制造用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件的方法，該方法能夠減少人力和制造時間以提高生產(chǎn)率并且降低制造成本。

本公開的技術(shù)目標(biāo)并不局限于上述所述的目標(biāo)，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從下面的詳細(xì)描述中清楚地理解此處未描述的其他技術(shù)目標(biāo)。

根據(jù)本公開的一方面，通過提供制造用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件的方法可以實現(xiàn)上述目標(biāo)和其他目標(biāo)，該方法包括：使用蠟或塑料制作所制造制品的模型；使用第一漿料在模型的表面上形成第一涂層；使用第二漿料在涂覆有第一涂層的模型的表面上形成第二涂層；干燥第一涂層和 第二涂層以形成模具，并且對模具進(jìn)行加熱以移除模型；對模具預(yù)加熱、將模具放置在具有頂部開口的陶瓷盒中并且使用陶瓷球填充陶瓷盒的內(nèi)部；并且通過將熔融金屬注入到模具中以鑄造制品，從而生產(chǎn)制品。

在這種情況下，制造用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件的方法可進(jìn)一步包括：在鑄造準(zhǔn)備之前將陶瓷球加熱至500℃至700℃的溫度，以移除殘留在陶瓷球的表面上的雜質(zhì)。

鑄造準(zhǔn)備可以包括將模具預(yù)加熱至500℃至1200℃的溫度。

生產(chǎn)制品可以包括在真空狀態(tài)下鑄造制品，從而防止熔融金屬被氧化。

陶瓷球可以由氧化鋁(Al₂O₃)形成并且可以包括具有不同直徑的第一陶瓷球和第二陶瓷球。在這種情況下，第一陶瓷球可以具有比第二陶瓷球大的直徑。

陶瓷盒可由鉻鎳鐵合金材料(Inconel materials)構(gòu)成。

通過混合鋯石粉末和硅膠可以形成第一漿料，并且可以通過混合硅酸鋁、硅膠以及砂子形成第二漿料。

附圖說明

從結(jié)合所附附圖進(jìn)行的下列詳細(xì)描述中，可以更為清楚地理解本公開的上述目標(biāo)和其他目標(biāo)、特征以及其他優(yōu)點，在附圖中：

圖1是示出了根據(jù)本公開的一種優(yōu)選實施方式的制造用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件的方法的流程圖；并且

圖2是用于說明根據(jù)本公開的一種優(yōu)選實施方式的制備鑄造件的的示意圖。

具體實施方式

在下文中，將參考所附附圖詳細(xì)描述本公開的優(yōu)選實施方式。在描述之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，說明書和所附權(quán)利要求中使用的術(shù)語不得被解釋為局限于通用的和詞典的含義，而且基于允許發(fā)明人為了最好的說明而適當(dāng)?shù)叵薅ㄐg(shù)語的原則基于與本公開的技術(shù)方面相對應(yīng)的含義和構(gòu)思進(jìn)行解釋。因此，此處給出的描述僅是出于示出性之目的的簡單優(yōu)選實施例并且并不旨在限制本公開的范圍，因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本公開的實質(zhì)和范圍的情況下，可以做出在提交本申請時可進(jìn)行替換的各種其他等同物和變形。

現(xiàn)將詳細(xì)參考本公開的優(yōu)選實施方式，在所附附圖中示出了本公開的實施例。如果可能，在附圖中使用相同參考標(biāo)號指代相同或類似零件。

本公開的特征在于，當(dāng)使用精密鑄造技術(shù)制造用于車輛排氣系統(tǒng)的具有卓越耐熱性和復(fù)雜形狀的精密鑄造零件時，通過使用陶瓷球加固模具的強(qiáng)度來制造具有卓越精度的零件，同時由于涂覆次數(shù)減少而簡化了工藝。

圖1是示出了根據(jù)本公開的一種優(yōu)選實施方式的制造用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件的方法的流程圖，并且圖2是用于說明根據(jù)本公開的一種優(yōu)選實施方式的鑄造的準(zhǔn)備的示意圖。

如在圖1和圖2中所示，根據(jù)本公開的一種優(yōu)選實施方式的制造用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件的方法包括模型制作、第一涂覆和第二涂覆、模具制備、鑄造準(zhǔn)備以及生產(chǎn)制品。

模型制作可包括：使用蠟或塑料制作諸如用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件等的待制造的制品的模型。

當(dāng)完成了模型的制作時，在第一涂覆時，通過將模型浸漬在該浸漬溶液中，來使用包括硅膠和鋯石粉末的第一漿料涂覆模型的表面。在這種情況下，重復(fù)執(zhí)行第一涂覆一次或兩次以形成第一涂層。

當(dāng)完成了第一涂層的形成時，在第二涂覆時，將粉末狀的砂子與包括硅膠和硅酸鋁的備份漿料相混合以制備第二漿料，并且使用第二漿料在涂覆有第一涂層的模型的表面上形成第二涂層。

在這種情況下，可以通過執(zhí)行精密鑄造工藝3至5次形成第二涂層，其涂覆次數(shù)為1至5次，低于執(zhí)行6至8次來形成常規(guī)備份涂層的常規(guī)精密鑄造工藝。在這種情況下，當(dāng)涂覆次數(shù)小于3次時，在模具100的后續(xù)預(yù)加熱和鑄造過程中，可能損壞模具100，從而產(chǎn)生劣質(zhì)的鑄造件。另一方面，當(dāng)鑄造次數(shù)大于5次時，由于制造所需的人力和時間增加，故不能提高生產(chǎn)率并且不能節(jié)省制造成本。因此，可以執(zhí)行3至5次涂覆。

當(dāng)完成了第二涂層的形成時，在模具制備時，對第一涂層和第二涂層進(jìn)行干燥和加熱，以移除由蠟或塑料所形成的模型。

在這種情況下，移除模型可包括：將模具100加熱至100℃至200℃的溫度以移除模型。在這種情況下，當(dāng)加熱溫度小于100℃時，可能需要長時間來移除模型，從而產(chǎn)生較低的生產(chǎn)率。另一方面，當(dāng)加熱溫度大于200℃時，由于蠟或塑料燃燒，在模具100內(nèi)會形成雜質(zhì)(foreign substances)。

在模型的后續(xù)制作過程中，可以使這樣被移除的蠟或塑料再循環(huán)。

當(dāng)制備模具100時，在鑄造準(zhǔn)備時預(yù)加熱模具100，然后，將模具100放置在具有頂部開口的陶瓷盒200中，并且使用陶瓷球300填充陶瓷盒200的內(nèi)部。

在這種情況中，根據(jù)熔融金屬的材料的類型，可將模具100預(yù)加熱至500℃至1200℃的溫度。因此，可以提高制品的精度，以確保鑄造過程的熔融金屬的流動性。

同時，陶瓷盒200可由鉻鎳鐵合金形成。在這種情況下，當(dāng)使用不銹鋼等制造模具100時可能損壞模具100，例如，當(dāng)將模具100加熱至1200℃時，由于耐熱性不足而使模具100變形。

此外，陶瓷盒200中填充的陶瓷球300可由氧化鋁(Al₂O₃)形成并且可包括具有不同直徑的第一陶瓷球310和第二陶瓷球320。此處，第一陶瓷球310優(yōu)選地形成為使得第一陶瓷球310比第二陶瓷球320具有更大的直徑。更優(yōu)選地，第一陶瓷球310可形成為使得第一陶瓷球310的直徑是第二陶瓷球320的直徑的兩倍大。

可將陶瓷球300填充在陶瓷盒200中，從而通過減少涂覆次數(shù)來加固根據(jù)本公開的一種優(yōu)選實施方式所制造的模具100。在這種情況下，與使用具有單一尺寸的陶瓷球相比較，當(dāng)使用具有相對較小直徑的第二陶瓷球320填充第一陶瓷球310的孔時，模具100可承受因熔融金屬的壓力所施加的負(fù)荷。

更優(yōu)選地，第一陶瓷球310可形成使得第一陶瓷球310的直徑是第二陶瓷球320的直徑的兩倍。

根據(jù)本公開的一種優(yōu)選實施方式的制造用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件的方法可進(jìn)一步包括：在鑄造準(zhǔn)備之前加熱陶瓷球300，以從陶瓷球300的表面移除雜質(zhì)。

這是因為由便宜的氧化鋁形成的陶瓷球300中會導(dǎo)致劣質(zhì)的鑄造件，因為在鑄造過程中，由于在陶瓷球300的表面上形成精細(xì)的雜質(zhì)層而產(chǎn)生氣體并且將氣體引入到制品中。

因此，可將陶瓷球300加熱至500℃至700℃的溫度，以移除殘留在陶瓷球300的表面上的雜質(zhì)。在這種情況下，當(dāng)將陶瓷球300加熱至小于500℃的溫度時，需要長時間來移除雜質(zhì)或雜質(zhì)可能不完全燃燒。當(dāng)將陶瓷球300加熱至大于700℃的溫度時，可能遭遇需要增加移除雜質(zhì)的開支。因此，可將陶瓷球300加熱至500℃至700℃的溫度。

當(dāng)完成了上面所描述的鑄造準(zhǔn)備時，在生產(chǎn)制品時，將熔融金屬注入到模具100中以鑄造制品。

在這種情況下，制品生產(chǎn)可包括：在真空狀態(tài)下鑄造制品。這是因為通常使用諸如鉻鎳鐵合金的具有卓越耐熱性的材料制造在車輛排氣系統(tǒng)中所使用的零件。在這種情況下，鉻鎳鐵合金的問題在于，在高溫下，熔融金屬會被過度氧化從而導(dǎo)致制品質(zhì)量下降。

表1

表1列出了通過將根據(jù)本公開的一種優(yōu)選實施方式的實例與比較例中制備的用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件進(jìn)行比較所獲得的結(jié)果。

如在表1中列出的，可以看出，對鑄造質(zhì)量產(chǎn)生較大影響的因素包括依賴于材料和零件的鑄造大氣、模具100的第二涂覆次數(shù)、模具100的預(yù) 加熱溫度、陶瓷盒200的材料、混合具有不同尺寸的陶瓷球300以及陶瓷球300的預(yù)處理。

首先，因為廢氣閥由實例1至5中所示的不銹鋼材料形成，每個廢氣閥均包括具有近似2mm至5mm的厚度的最小厚度部分，所以在高溫下，廢氣閥對熔融金屬具有高耐氧化性，并且由此也可通過空氣鑄造來制備廢氣閥。

然而，可以看出，當(dāng)?shù)诙扛泊螖?shù)減少至小于3次時，如比較例1中所描述的，模具100損壞，從而使得不能鑄造制品。另一方面，可以看出，當(dāng)?shù)诙扛泊螖?shù)增加到至少6次時，由于第二涂覆所需的制造成本和時間增加，所以生產(chǎn)率下降。因此，第二涂覆次數(shù)可限制在3至5次。

此外，如比較例2中描述中，當(dāng)在小于500℃的溫度下預(yù)加熱模具100時，模具100未被充分加熱，因此，在使用熔融金屬填充模具100之前，熔融金屬可能凝固，從而使得熔融金屬的填充不足?？蓪⒛＞?00加熱至700℃或更高的溫度，但是，由于溫度增加，可能使制造成本增加。因此，加熱溫度限制在500℃至700℃的范圍。

在這種情況下，當(dāng)將模具100加熱至該溫度時，只要是能夠承受500℃至700℃的溫度的SUS 300系列不銹鋼，則可以使用陶瓷盒200的材料。

同時，當(dāng)將模具100加熱至高溫時，陶瓷球300用于加固模具100。在本公開中，一起使用具有2mm直徑的第一陶瓷球310和具有1mm直徑的第二陶瓷球320。在將模具100加熱至高溫的狀態(tài)下，該陶瓷球300承受因熔融金屬的壓力所施加的負(fù)荷。

然而，如在比較例3和比較例4中所描述的，當(dāng)使用具有單一直徑的陶瓷球300時，可能損壞模具100，其中，如在比較例6中描述的，不同 于使用具有單一直徑的陶瓷球300，即使不使用陶瓷球300也可能損壞模具100。

此外，如比較例5中所描述的，當(dāng)不將陶瓷球300預(yù)加熱至500℃至700℃的溫度1至2小時來移除雜質(zhì)時，當(dāng)將模具100加熱至高溫(加熱或鑄造)時，通過殘留陶瓷球300的表面上的雜質(zhì)產(chǎn)生有毒氣體，因此，有毒氣體向后流動至通過陶瓷涂敷的模具100的微小裂縫，因此，有毒氣體被引入至熔融金屬中，從而導(dǎo)致鑄造缺陷。

因此，可以看出，如在實例1至5中描述的，在諸如空氣的鑄造大氣、3至5次的第二鑄造次數(shù)、用于加熱模具100的500℃至700℃的溫度、使用SUS 300系列不銹鋼作為陶瓷盒200的材料、混合使用具有1mm和2mm的不同厚度的陶瓷球300以及移除陶瓷球300上的雜質(zhì)等最佳條件下制備具有2mm至5mm的厚度的SUS 300系列不銹鋼零件。

同時，可以看出，包括具有2mm或更小的厚度的最小厚度部的渦輪增壓器渦輪葉輪所使用的條件是最佳條件。在這種情況下，因為渦輪葉輪具有直接暴露于具有800℃至950℃的高溫的排出氣體的零件，所以可以使用具有良好耐熱性的鉻鎳鐵合金系列材料。

當(dāng)將鉻鎳鐵合金系列材料制備成零件時，鉻鎳鐵合金系列材料具有良好的耐熱性，但是，當(dāng)鉻鎳鐵合金系列材料處于熔融金屬狀態(tài)時，鉻鎳鐵合金系列材料對氧化非常敏感。因此，必須在真空大氣中鑄造鉻鎳鐵合金系列材料。因此，如比較例7中描述的，可以看出，當(dāng)鉻鎳鐵合金系列材料熔化并且在空氣中鑄造鉻鎳鐵合金系列材料時，熔融金屬容易被氧化，從而使得不可以鑄造鉻鎳鐵合金系列材料。

此外，當(dāng)?shù)诙T造次數(shù)小于3次時(比較例8)，由于模具100損壞，不可能進(jìn)行鑄造。另一方面，當(dāng)?shù)诙T造次數(shù)大于或等于6次時，可能導(dǎo)致制造成本增加。因此，第二鑄造次數(shù)可限制在3至5次。

此外，因為最小厚度部分非常薄，所以用于加熱模具100的溫度應(yīng)為1000℃或更高。此處，當(dāng)加熱溫度小于1000℃時，模具100不能被充分加熱，因此，在使用熔融金屬填充模具100之前，熔融金屬可能凝固，從而導(dǎo)致熔融金屬的填充不足(比較例9)。另一方面，盡管可將模具100加熱至1200℃或更高，然而，可能遭遇相應(yīng)的制造成本增加。因此，加熱溫度可限制在1000℃至1200℃的范圍。

因為陶瓷盒200的材料不能承受用于加熱模具100的1000℃至1200℃的溫度，所以不可使用陶瓷盒200的材料作為諸如廢氣閥等SUS 300系列不銹鋼材料(比較例9)。應(yīng)使用鉻鎳鐵合金系列的高耐熱性材料作為陶瓷盒200的材料。

如上所述，對于陶瓷球300，可以看出，當(dāng)使用具有單一尺寸的陶瓷球300(比較例11和比較例12)或不使用陶瓷球300(比較例14)時，可能損壞模具100，并且可以看出，當(dāng)不從陶瓷球300的表面移除雜質(zhì)時(比較例13)，制品中出現(xiàn)鑄造缺陷。

因此，可以看出，如實例6至10中描述的，在諸如真空的鑄造大氣、3至5次的第二涂覆次數(shù)、用于加熱模具100的1000℃至1200℃的溫度、使用鉻鎳鐵合金類材料作為陶瓷盒200的材料、混合使用具有1mm和2mm的不同厚度的陶瓷球300以及之前移除陶瓷球300上的雜質(zhì)等最佳條件下，可以制備具有2mm或更小的厚度的鉻鎳鐵合金類零件。

根據(jù)本公開的上述優(yōu)選實施方式，一旦制造用于車輛排氣系統(tǒng)的精密鑄造零件，則可以實現(xiàn)減少制造成本近似30％的效果，與常規(guī)精密鑄造工藝相比較，由于減少了第二鑄造次數(shù)，所以可以縮減涂覆成本并且減少循環(huán)時間。

根據(jù)本公開的優(yōu)選實施方式，因為在制造用于車輛排氣系統(tǒng)的具有卓越精度且涂覆次數(shù)減少的精密鑄造零件時可以使用制造用于車輛排氣系 統(tǒng)的精密鑄造零件的方法，該方法具有減少人力和制造時間的效果，從而提高生產(chǎn)率并且節(jié)省制造成本。

盡管出于示例性之目的公開了本公開的優(yōu)選實施方式，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在不背離由所附權(quán)利要求公開的本公開的范圍和實質(zhì)的情況下，可以進(jìn)行各種改造、添加以及替換。