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卡森公司典型的技术服务案例(汽车排气管类)
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摘要:汽车排气管产品特性
   汽车排气管的使用环境决定,它需要具备一定的耐热性和气密性,现在产品材质普遍使用高硅钼球墨铸铁,这种材质缩率比一般球墨铸铁要大。考虑到其结构特点,进气和出气管口法兰面及安装固定位置(一般15~20mm)都相对管壁处壁厚(一般只有4.0mm)要厚很多,加上流道砂芯的发气和排气问题,所以铸造此类铸件需要做到厚壁处不能存在缩孔和薄的管壁处又不能出现冷隔、气隔或起皮,从而给铸造工艺方案的制定增加了难度。
关键词:流量计算  工艺出品率   气隔    充型  预处理剂 
   了解了汽车排气管的特性,下面我们通过实例来阐述其铸造工艺方案设计。
   下图是国内某大型铸造企业生产的某款汽车排气管全模,铸件单重为:6.2Kg,全模重为:31Kg。


生产条件如下
  (1). 造型方式:日本新东粘土砂自动造型线,沙箱尺寸为:800×700,上箱高250,下箱高200,流道砂芯为覆膜砂壳芯。
  (2).熔炼方式:美国应达中频感应电炉,容量为3吨,每炉熔炼时间:约45分钟 。
  (3).材质:属于高硅钼,客户要求:终硅:3.75~4.25,钼:0.5~0.7,实际终硅为3.8~4.0,钼:0.5~0.6。
  从图上可以看出,困忧该该公司生产相关的问题如下:
 (1).工艺出品率太低,只有20%。
 (2).浇冒口太多,液压钳分离难度很大,研磨点多,后处理研磨工作量太大。
 (3).图上靠近出气管口的铸件面上有一大块白亮部分,严重时产生冷隔而报废,铸造不良率一直在10%以上(要求达到5%以下)。
(4)铸件壁厚薄不均,合金元素凝固有偏析现象。
针对以上问题,我们在该公司负责该产品开发的工程师积极配合下,介入该产品的改善。
改善问题点:重新设计铸造工艺方案,减少浇冒口数量,其他现场相关的生产条件不做考虑,要求在提高生产效率的同时降低生产成本,同时使用卡森公司的预处理剂来解决合金偏析现象。
在改善之前我们先对原来的工艺方案做了分析,发现存在如下问题:
 (1).内浇口太多,铁水充型混乱,即通常所说的铁水充型乱流。
 (2).由于铁水充型混乱导致充型时气体排出不畅。
 (3).铸件上产生光亮部分为造型时凹凸面点,该位置为冷铁水和气体汇集之处,冷铁水本身覆型能力就差,加上气体的阻碍,就产生表面光亮的气隔缺陷,严重时产生冷隔或由于气泡导致表面起皮而报废。
有了以上的原因分析,我们主要的问题解决思路如下:
   (1).整个浇注系统流量重新分配,总体上是:80%的流量给进气管口的4个冒口,20%流量给出气管口的冒口,靠近出气管口的小鞑子使用溢流冒口,铸件进气管口端的两边两个冒口去掉。
   (2).4个进气管口处的冒口入水由原来通过砂芯从下箱进入改为上箱外模直接进入,增加铁水充型压力。
   (3).通过重新流量分配计算,连接进气管口的4个冒口主浇道尺寸由原来的30×36改为15×16,4个冒口尺寸由原来的¢60×100改为¢45×65,溢流冒口由原来的¢35×85改为¢30×45。
   (4).砂芯形状及修改如下图所示,把原来在砂芯上面的冒口颈去除,在砂芯上面增加冒口颈保温补缩通道(图示镶块处)。


在得到该公司的大力支持下,我们对模具进行了修改,并试模浇注一包铁水,得出如下图的全模:


从图上可以看出:
.主浇道比原来的细了很多,少了4个薄板内浇口,冒口少了两个,也小了不少。
.原来靠近出气管口位置光亮部分不存在了。
试验结果:
.首尾两箱的铸件所有相对厚大的位置全部切开确认,都不存在缩孔。
.一包铁水浇注18个铸件,除首尾两箱铸件切开外,剩余16个铸件全部机加工确认所有相对厚大部分的机加工螺纹孔内全部没有烂牙情况,即都不存在缩孔。
全模重由原来的31Kg变成19.5Kg,工艺出品率由原来的20%变成31.8%。
从检测结果证明次试做达到预定的效果。
因为整个方案全部改变,而且该产品需求量15000件左右每月,在大批量生产前必须再进行2次逐渐加大量的小批量验证,在该公司同意下,次小批量连续生产两炉,确认其报废率情况。经该公司品质部门跟踪确认,取其中一包的首尾模铸件切开均无缩孔,毛坯不良件不超过4件,不良率不超过3.5%,冷隔几乎没有。机加工也没有发现缩孔和漏气的不良,由于效果很好,该公司第二次小批量直接生产8炉,品质部门检测结果和机加工结果都很好。于是这个产品就进入大批量生产。
在我们结束该产品改善前,该公司技术人员表示,将会按照该产品铸造工艺方案设计思路横向展开到类似的排气管产品。
结论:
    排气管类产品的结构特点是铸件壁厚薄相差较大,材质是高硅钼,缩率较大,会给铸造工艺设计者造成困忧,但我们只要按照铸造工艺设计的基本原则就能设计出合适的铸造工艺方案。
 
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