靳寶，劉景海，黃新懷，袁彬，崔志學(xué)

西峽縣內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣管有限責(zé)任公司 河南南陽 474500

1 序言

西峽縣內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣歧管有限公司是國(guó)內(nèi)專業(yè)化的汽車排氣歧管生產(chǎn)基地，成立30多年來，先后為國(guó)內(nèi)外100多家主機(jī)廠開發(fā)了3000多種排氣歧管，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白。特別是近十幾年來，我公司對(duì)更復(fù)雜的水冷排氣歧管進(jìn)行工藝研究，技術(shù)水平取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

本文從制芯、造型、清理等方面，對(duì)水套排氣管的工藝進(jìn)行詳細(xì)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(fù)雜結(jié)構(gòu)，使得對(duì)生產(chǎn)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(zhì)量。

（1）覆膜砂性能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響 在剛開始的生產(chǎn)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。

圖1 嗆火和壁薄鑄造缺陷

表1 常規(guī)覆膜砂性能

出現(xiàn)壁薄、嗆火等鑄造缺陷后，我們分析認(rèn)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（0.212～0.106mm）≥75%，粒度太細(xì)，造成砂芯排氣性能差。

2）芯砂的熱態(tài)抗拉強(qiáng)度只有1.4～2.0MPa，高溫澆注時(shí)砂芯熱態(tài)抗拉強(qiáng)度低，造成斷芯。

3）芯砂的發(fā)氣量太大，澆注時(shí)大量氣體不易排出。

針對(duì)芯砂存在的上述問題，我們決定對(duì)芯砂進(jìn)行調(diào)整，研發(fā)一種粗粒度、高強(qiáng)度、低發(fā)氣的芯砂（性能見表2）。芯砂更換后，經(jīng)過多次驗(yàn)證，解決了因?yàn)樾旧皢栴}造成的嗆火、壁薄等缺陷。

表2 調(diào)整后芯砂性能

（2）砂芯涂料層厚度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)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(huì)影響排氣管內(nèi)腔質(zhì)量，因此需對(duì)砂芯刷涂料。生產(chǎn)實(shí)踐證明，涂料的浸潤(rùn)厚度（見圖2）對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響很大（見表3）。

圖2 涂料的浸潤(rùn)厚度

從表3可以看出，隨著涂料浸潤(rùn)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(gè)問題，我們采取了多種方案進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，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(rùn)厚度控制在1mm以內(nèi)，保證了成品率要求。

表3 涂料層厚度產(chǎn)品質(zhì)量影響

3 造型工序

造型工序是形成鑄件外觀質(zhì)量的關(guān)鍵一步，我們使用148震壓造型機(jī)，同時(shí)對(duì)造型原材料采購以及混砂過程進(jìn)行嚴(yán)格控制，煤粉及膨潤(rùn)土等均使用進(jìn)口材料，混砂設(shè)備采用進(jìn)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75～80，同時(shí)在上型所有芯頭位置扎排氣孔，保證澆注時(shí)產(chǎn)生的氣體能夠及時(shí)排出。澆注后，沒有出現(xiàn)因造型質(zhì)量問題而造成的廢品缺陷。

表4 型砂性能

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?。ㄒ妶D3），所以水道內(nèi)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(jié)了一套完整的清理水腔工藝，解決了水腔清理問題。

圖3 狹小的水腔位置

1）常規(guī)的水腔拋丸，使用φ9mm噴頭對(duì)水腔進(jìn)行內(nèi)腔拋丸，拋丸后將鑄件安裝到專用旋轉(zhuǎn)工裝上，再使用高壓氣槍，將水腔內(nèi)部的鋼丸盡可能地吹出來。

2）使用內(nèi)窺鏡對(duì)水腔進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)沒有拋丸掉的黏砂等缺陷，則采用高溫+振動(dòng)的方法解決，即將鑄件加熱到600℃保溫1h，出爐冷卻后放到振動(dòng)落砂機(jī)上面振動(dòng)10min，基本可以解決水腔缺陷的清理問題。

3）對(duì)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(jìn)行定點(diǎn)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(jié)束語

水冷排氣歧管生產(chǎn)的關(guān)鍵是制芯工序，由于是雙層結(jié)構(gòu)，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(rùn)深度；另外，清理也是關(guān)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(zhì)量。目前，我公司的水冷排氣歧管按照調(diào)整后工藝生產(chǎn)，可以把成品率控制在85%以上。