高速機車噴氣式發動機排氣管及其近淨成型鑄造法的製作方法

2023-06-03 03:51:21 1

專利名稱：高速機車噴氣式發動機排氣管及其近淨成型鑄造法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於高速機車噴氣式發動機配套的重要部件， 由於噴氣式發動機排出的氣體屬超高溫高壓，管路設計複雜，少 餘量整體鑄造機械切屑加工非常困難，在樹脂砂砂型鑄造中採用 近淨成型整體鑄造法成功解決了這一難題。高速機車噴氣式發動 機排氣管屬於交通運輸動力裝置技術領域。
技術背景高速機車噴氣式發動機排氣管是高速機車噴氣式發動機高 溫高壓氣體處置排放中的重要關鍵構件，其作用主要是用於噴 氣式發動機氣體排放過程中的超高溫度、超高壓力管路中的連 接，起分流過渡、保障噴氣式發動機正常工作、保障其安全性 的作用。目前國內沒有廠家生產該產品，該產品以出口為主。 國外生產工藝技術主要採用分段鑄造，然後經過機械加工再組 焊而成的焊接組合式結構。該結構的內腔對焊處為梯形面，並 在其結構體中有一環狀焊縫，這種焊接組合式結構的噴氣式發 動機排氣管，其焊縫和焊接熱影響區的質量穩定性難以保證， 可靠性低，.因其內腔不是均勻性光滑表面的結構，使其使用壽 命大大降低。因此現有的高速機車噴氣式發動機排氣管存在制 造工序繁多、工序工藝複雜、加工周期長、成本高的缺點，特 別是組焊件在工作過程中其耐壓安全性能差，容易發生機車噴 氣式發動機故障和人生安全事故。 發明內容本發明的目的在於提供一種製作容易、製造成本較低、 使用壽命較長、工作性能安全可靠的高速機車噴氣式發動機排 氣管及其近淨成型鑄造法，以克服現有技術存在的缺陷。本發明的排氣管結構'它包括兩個連體小圓法蘭，二個圓 形變腰形連接管體，大直徑連接法蘭盤，它為小圓法蘭的5倍 厚，連接管件體，兩個圓形變腰形連接管體的圓形端與連體小 圓法蘭連接，另一端是腰形通過連接管件體與大直徑法蘭盤連 接，兩個連體小圓法蘭之間由較厚的長方體連接，形成較難補 縮的熱節，腰形連接管體通過連接管件體與大直徑法蘭盤連接， 其厚度比為5-8倍，避免凝固收縮時產生的收縮應力使聯接處產生裂紋，大直徑連接法蘭為小圓法蘭的5-8倍厚，避免法蘭 盤產生嚴重縮孔縮松。近淨成型樹脂砂疊拼造型工藝鑄造方法是a、選擇合理的 連體工藝結構設計；b、使用樹脂砂疊拼組合造型工藝方法；C、 底注反雨淋式澆注系統；d、採用整體澆注後將砂型翻身180° 的凝固補縮措施，澆注時大直徑連接(小圓法蘭的5-8倍厚)法蘭盤朝下，使其設為小圓法蘭的5-8倍厚。鑄件的熱處理及性能《高速機車噴氣式發動機排氣管》的(材料CA-6NM)，鑄件熱處理工藝路線按除應力退火、固溶處理、穩定化處理的工序進行；物理化學性能a、 化學成份C《0.06， Si《1.00， Mn《1.00， P《0.040 ， S《0.030， Cr: 11. 50-14. 00， Ni: 3.50-4.50， Mo:O. 40-1.00b、 機械性能ob》760 Mpa， os》550 Mpa， S5》15%，V》35%， HB《285c、 尺寸檢査按41E914316P2圖作全尺寸檢査d、 X-射線探傷不允許存在任何裂紋缺陷；其餘缺陷接收 級別為圓形缺陷當量不大於1.524mm，線性缺陷長度不大於 3.048mm。e、 滲透探傷不允許存在裂紋、氣孔、冷隔等缺陷；針孔類 缺陷在12. 70mmX 12. 70mm範圍內不超過20個。採用本工藝技術方案，所取得的有益效果是本發明的排氣 管內腔形成均勻光滑表面，而且由於採用整體鑄造成形，其內 部金屬的結構組織是連續的，承載高溫高壓能力比現有焊接組 件提高了50%以上。因此，本發明與現有技術相比，具有製作容 易、製造成本較低、工作性能穩定、安全可靠等優點。


圖1為本發明的高速機車噴氣式發動機排氣管的剖面結構圖；圖2為圖1的截面結構圖；圖中1-連接小圓法蘭、2-圓形變腰形連接管體、3-大直徑 連接管法蘭盤、4-連接管件體；圖3、圖4、圖5分別為圓形變腰形連接管體截面結構示意圖；具體實施方式
本發明的高速機車噴氣式發動機排氣管及其近淨成型鑄造 法的具體實施方式
，從產品的結構和產品的鑄造方法加以敘述本發明所述的高速機車噴氣式發動機排氣管，它由連接管件體4， 二個連體小圓法蘭1、 二個圓形變腰形連接管體2，大直徑連接法蘭盤3 組成，兩個圓形變腰形連接管體2的圓形端與連體小圓法蘭1無縫連接；另一端是腰形通過連接管件體4與大直徑連接法蘭盤3連接，兩個連體小 圓法蘭1之伺由較厚的長方體連接。連接管件體4為鑄造的整體式管件體。 大直徑連接管法蘭3的內徑比小直徑圓形變腰形連接管體2的內直徑大 300-500mm，大直徑連接管法蘭盤3的外徑比小直徑圓形變腰形連接管2 的外徑大400-600mm。連接管體4的一端為大直徑連接管法蘭盤3，另一端 為小直徑圓形變腰形連接管體2，排氣管的長度為200-250mm。大直徑連接 管法蘭盤3為小圓法蘭1的5倍厚。本排氣管鑄件的材料為CA-6Nm，化學 成份C《0. 06、 Si《1. 00、 Mn《1. 00、 P《0. 04、 S《0. 03、 Cr: 11. 5-14. 0、 Ni: 3.5-4.5。本發明所述的高速機車噴氣式發動機排氣管的鑄造方法採用近淨成型樹脂砂疊拼造型工藝鑄造，a、選擇連體工藝結構設計整體鑄造成型；b、 用樹脂砂疊拼組合造型工藝；C、底注反雨淋式澆注系統；d、用整體澆注 後將砂型翻身180°的凝固補縮工藝，澆注時大直徑連接法蘭盤(3)朝下。
權利要求
1、高速機車噴氣式發動機排氣管，其特徵在於它由連接管件體(4)，連體小圓法蘭(1)、二個圓形變腰形連接管體(2)、大直徑連接法蘭盤(3)組成，兩個圓形變腰形連接管體(2)的圓形端與連體小圓法蘭(1)連接；另一端是腰形通過連接管件體(4)與大直徑連接法蘭盤(3)連接，兩個連體小圓法蘭(1)之間由較厚的長方體連接。
2、 根據權利要求1所述的排氣管，其特徵在於連接管件體(4)為 鑄造的整體式管件體。
3、 根據權利要求1所述的排氣管，其特徵在於大直徑連接管法蘭 (3)的內徑比小直徑圓形變腰形連接管體(2)的內直徑大300-500mm，大直徑連接管(3)的外徑比小直徑圓形變腰形連接管(2)的外徑大 400-600nrai。
4、 根據權利要求1所述的排氣管，其特徵在於連接管體(4)的一 端為大直徑連接管道(3)，另一端為小直徑圓形變腰連接管體(2)，排 氣管的長度為200-250mm。
5、 根據權利要求1所述的排氣管，其特徵在於大直徑連接管法蘭 盤(3)為小圓法蘭的5倍厚或8倍厚。
6、 近淨根據權利要求1所述的排氣管，其特徵在於排氣管鑄件的 材料為CA-6Nm，化學成份C《0.06、 Si《1.00、 Mn《1.00、 P《0. 04、 S 《0.03、 Cr: 11.5-14.0、 Ni: 3.5-4.5、 Mo: 0.4-1.00。
7、 一種製造權利要求1所述的高速機車噴氣式發動機排氣管的鑄造方法，其特徵在於造型工藝採用近淨成型樹脂砂疊拼組合造型工藝鑄造，採用連體工藝結構設計整體鑄造成型。
8、 根據權利要求7所述的鑄造方法，其特徵在於採用底注反雨淋式澆注系統，用整體澆注後將砂型翻身180°的凝固補縮工藝，澆注時大 直徑連接法蘭盤(3)朝下。
全文摘要
本發明高速機車噴氣式發動機排氣管及其近淨成型鑄造法，屬於交通運輸動力裝置技術領域。其高速機車噴氣式發動機排氣管由連接管件體，連體小圓法蘭、二個圓形變腰形連接管體、大直徑連接法蘭盤組成，兩個圓形變腰形連接管體的圓形端與連體小圓法蘭連接；另一端是腰形通過連接管件體與大直徑連接法蘭盤連接，兩個連體小圓法蘭之間由較厚的長方體連接。本發明的排氣管內腔形成均勻光滑表面，而且整體鑄造成形，其內部結構組織是連續的，承載高溫高壓能力比現有焊接組件高。具有製作容易、製造成本較低、工作性能穩定、安全可靠等優點。
文檔編號F02K1/00GK101403349SQ20081006895
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月30日 優先權日2008年10月30日
發明者萬東海, 孫正健, 徐江平, 洪大鈞, 高忠林 申請人:貴州航天新力鑄鍛有限責任公司