摘要：汽車排氣管產品特性
汽車排氣管的使用環境決定，它需要具備一定的耐熱性和氣密性，現在產品材質普遍使用高硅鉬球墨鑄鐵，這種材質縮率比一般球墨鑄鐵要大。考慮到其結構特點，進氣和出氣管口法蘭面及安裝固定位置（一般15～20mm)都相對管壁處壁厚（一般只有4.0mm）要厚很多，加上流道砂芯的發氣和排氣問題，所以鑄造此類鑄件需要做到厚壁處不能存在縮孔和薄的管壁處又不能出現冷隔、氣隔或起皮，從而給鑄造工藝方案的制定增加了難度。
關鍵詞：流量計算 工藝出品率 氣隔 充型 預處理劑
了解了汽車排氣管的特性，下面我們通過實例來闡述其鑄造工藝方案設計。
下圖是國內某大型鑄造企業生產的某款汽車排氣管全模，鑄件單重為：6.2Kg,全模重為：31Kg。
生產條件如下：
(1). 造型方式：日本新東粘土砂自動造型線，沙箱尺寸為：800×700，上箱高250，下箱高200,流道砂芯為覆膜砂殼芯。
(2).熔煉方式：美國應達中頻感應電爐，容量為3噸，每爐熔煉時間：約45分鐘 。
(3).材質：屬于高硅鉬，客戶要求：終硅：3.75～4.25，鉬：0.5～0.7，實際終硅為3.8～4.0，鉬：0.5～0.6。
從圖上可以看出，困憂該該公司生產相關的問題如下：
(1).工藝出品率太低，只有20%。
(2).澆冒口太多，液壓鉗分離難度很大，研磨點多，后處理研磨工作量太大。
(3).圖上靠近出氣管口的鑄件面上有一大塊白亮部分，嚴重時產生冷隔而報廢，鑄造不良率一直在10%以上（要求達到5%以下）。
(4)鑄件壁厚薄不均，合金元素凝固有偏析現象。
針對以上問題，我們在該公司負責該產品開發的工程師積極配合下，介入該產品的改善。
改善問題點：重新設計鑄造工藝方案，減少澆冒口數量，其他現場相關的生產條件不做考慮，要求在提高生產效率的同時降低生產成本，同時使用卡森公司的預處理劑來解決合金偏析現象。
在改善之前我們先對原來的工藝方案做了分析，發現存在如下問題：
(1).內澆口太多，鐵水充型混亂，即通常所說的鐵水充型亂流。
(2).由于鐵水充型混亂導致充型時氣體排出不暢。
(3).鑄件上產生光亮部分為造型時凹凸面點，該位置為冷鐵水和氣體匯集之處，冷鐵水本身覆型能力就差，加上氣體的阻礙，就產生表面光亮的氣隔缺陷，嚴重時產生冷隔或由于氣泡導致表面起皮而報廢。
有了以上的原因分析，我們主要的問題
解決思路如下：
(1).整個澆注系統流量重新分配，總體上是：80%的流量給進氣管口的4個冒口，20%流量給出氣管口的冒口，靠近出氣管口的小韃子使用溢流冒口,鑄件進氣管口端的兩邊兩個冒口去掉。
(2).4個進氣管口處的冒口入水由原來通過砂芯從下箱進入改為上箱外模直接進入，增加鐵水充型壓力。
(3).通過重新流量分配計算，連接進氣管口的4個冒口主澆道尺寸由原來的30×36改為15×16，4個冒口尺寸由原來的￠60×100改為￠45×65，溢流冒口由原來的￠35×85改為￠30×45。
(4).砂芯形狀及修改如下圖所示，把原來在砂芯上面的冒口頸去除，在砂芯上面增加冒口頸保溫補縮通道（圖示鑲塊處）。
在得到該公司的大力支持下，我們對模具進行了修改，并試模澆注一包鐵水，得出如下圖的全模：
從圖上可以看出：
.主澆道比原來的細了很多，少了4個薄板內澆口，冒口少了兩個，也小了不少。
.原來靠近出氣管口位置光亮部分不存在了。
試驗結果：
.首尾兩箱的鑄件所有相對厚大的位置全部切開確認，都不存在縮孔。
.一包鐵水澆注18個鑄件，除首尾兩箱鑄件切開外，剩余16個鑄件全部機加工確認所有相對厚大部分的機加工螺紋孔內全部沒有爛牙情況，即都不存在縮孔。
全模重由原來的31Kg變成19.5Kg，工藝出品率由原來的20%變成31.8%。
從檢測結果證明次試做達到預定的效果。
因為整個方案全部改變，而且該產品需求量15000件左右每月，在大批量生產前必須再進行2次逐漸加大量的小批量驗證，在該公司同意下，次小批量連續生產兩爐，確認其報廢率情況。經該公司品質部門跟蹤確認，取其中一包的首尾模鑄件切開均無縮孔，毛坯不良件不超過4件，不良率不超過3.5%，冷隔幾乎沒有。機加工也沒有發現縮孔和漏氣的不良，由于效果很好，該公司第二次小批量直接生產8爐，品質部門檢測結果和機加工結果都很好。于是這個產品就進入大批量生產。
在我們結束該產品改善前，該公司技術人員表示，將會按照該產品鑄造工藝方案設計思路橫向展開到類似的排氣管產品。
結論：
排氣管類產品的結構特點是鑄件壁厚薄相差較大，材質是高硅鉬，縮率較大，會給鑄造工藝設計者造成困憂，但我們只要按照鑄造工藝設計的基本原則就能設計出合適的鑄造工藝方案。
