雙層水冷排氣歧管濕型砂生產工藝淺議

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摘要：探討了雙層水冷排氣歧管濕型砂生產工藝，從制芯、造型、清理等三個方面做了詳細的分析，并提出合理化的改善建議，提高了水冷排氣歧管的鑄造成品率，得到客戶的認可，并取得了良好的效果。

關鍵詞：水套；排氣歧管；制芯；造型；清理

1序言

西峽縣內燃機進排氣歧管有限公司是國內專業(yè)化的汽車排氣歧管生產基地，成立30多年來，先后為國內外0多家主機廠開發(fā)了3000多種排氣歧管，填補了國內外空白。特別是近十幾年來，我公司對更復雜的水冷排氣歧管進行工藝研究，技術水平取得了長足的進步。本文從制芯、造型、清理等方面，對水套排氣管的工藝進行詳細的分析。

2制芯工序

汽車排氣歧管屬于薄壁鑄件，平均壁厚為5~6mm，加之水冷排氣歧管的雙層復雜結構，使得對生產工藝的要求更高，因此制芯工序采用熱芯盒覆膜砂制芯，來保證鑄件質量。（1）覆膜砂性能對產品質量的影響在剛開始的生產中，我們采用常規(guī)覆膜砂（性能見表1）制芯，澆注后鑄件出現(xiàn)壁薄、嗆火等鑄造缺陷，如圖1所示。出現(xiàn)壁薄、嗆火等鑄造缺陷后，我們分析認為水腔芯子用砂不合適，主要原因如下。1）砂芯用原砂粒度集中度70/140目（0.~0.6mm）≥75%，粒度太細，造成砂芯排氣性能差。2）芯砂的熱態(tài)抗拉強度只有1.4～2.0MPa，高溫澆注時砂芯熱態(tài)抗拉強度低，造成斷芯。3）芯砂的發(fā)氣量太大，澆注時大量氣體不易排出。針對芯砂存在的上述問題，我們決定對芯砂進行調整，研發(fā)一種粗粒度、高強度、低發(fā)氣的芯砂（性能見表2）。芯砂更換后，經(jīng)過多次驗證，解決了因為芯砂問題造成的嗆火、壁薄等缺陷。（2）砂芯涂料層厚度對產品質量的影響更換芯砂后，由于原砂粒度變粗，砂芯表面變得粗糙，會影響排氣管內腔質量，因此需對砂芯刷涂料。生產實踐證明，涂料的浸潤厚度（見圖2）對產品質量影響很大（見表3）。從表3可以看出，隨著涂料浸潤深度的逐漸加大，澆注后造成嗆火、起皮的缺陷比例明顯提高。為了解決這個問題，我們采取了多種方案進行生產試驗，現(xiàn)在比較成熟有效的方案是將水平刷涂料的方法更改為垂直刷涂料，也就是將砂芯豎直立起來刷涂料，這樣涂料的流淌速度加快，就可以很好地將涂料的浸潤厚度控制在1mm以內，保證了成品率要求。

3造型工序

造型工序是形成鑄件外觀質量的關鍵一步，我們使用1震壓造型機，同時對造型原材料采購以及混砂過程進行嚴格控制，煤粉及膨潤土等均使用進口材料，混砂設備采用進口的迪砂混砂線（型砂性能見表4）。在造型過程中，為了提高上型的透氣性，我們將上型硬度控制在75～，同時在上型所有芯頭位置扎排氣孔，保證澆注時產生的氣體能夠及時排出。澆注后，沒有出現(xiàn)因造型質量問題而造成的廢品缺陷。

4清理工序

水套排氣管的清理主要包括水道和氣道。由于氣道空間較大，因此不存在清理問題。但是，由于水腔空間小（見圖3），所以水道內部的黏砂、毛刺及鐵豆等缺陷清理十分困難。經(jīng)過多年工藝研究，我公司總結了一套完整的清理水腔工藝，解決了水腔清理問題。1）常規(guī)的水腔拋丸，使用φ9mm噴頭對水腔進行內腔拋丸，拋丸后將鑄件安裝到專用旋轉工裝上，再使用高壓氣槍，將水腔內部的鋼丸盡可能地吹出來。2）使用內窺鏡對水腔進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)沒有拋丸掉的黏砂等缺陷，則采用高溫+振動的方法解決，即將鑄件加熱到0℃保溫1h，出爐冷卻后放到振動落砂機上面振動min，基本可以解決水腔缺陷的清理問題。3）對于局部死角位置沒有清理掉的黏砂及毛刺，使用高壓水槍進行定點清理。經(jīng)過上述3道工序，可以完全解決水腔的清理問題。

5結束語

水冷排氣歧管生產的關鍵是制芯工序，由于是雙層結構，排氣性能差，所以一定要控制好覆膜砂的性能，并且要控制好涂料層浸潤深度；另外，清理也是關鍵工序，按照本文所述方法，可解決水腔黏砂、毛刺難清理問題，保證了鑄件表面質量。目前，我公司的水冷排氣歧管按照調整后工藝生產，可以把成品率控制在85%以上。

作者:靳寶 劉景海 黃新懷 袁彬 崔志學 單位:西峽縣內燃機進排氣管有限責任公司