一種汽車發動機排氣接頭的生產工藝的製作方法

2023-08-01 12:31:01

本發明涉及一種汽車發動機排氣接頭的生產工藝，屬於汽車配件技術領域。

背景技術：

汽車發動機在運行過程中，發動機缸體內的高溫廢氣通過排氣管排出，由於汽車發動機排氣接頭直接與排氣管相連，排氣管壁的溫度直接傳導到接頭上；經有關機構測定，近代的增壓發動機的排氣管壁溫度可達450度以上，普通金屬材料做成的排氣接頭只能耐受400度以下的高溫，超過400度易出現裂紋等情況，加之現有的汽車發動機排氣接頭形狀設計不夠合理，整體強度低且不均勻，尤其是凹形部位強度最低，極易出現裂紋變形等情況發生，影響其使用壽命，並使與之相連的消聲器和排氣總管出現故障。因此研製一種鑄造工藝簡單、生產成本低、整體強度高、使用壽命長的汽車發動機排氣接頭是十分必要的。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提出一種散熱好，使用壽命長的汽車發動機排氣接頭。

本發明為解決上述技術問題提出的技術方案是：一種汽車發動機排氣接頭的生產工藝,包括以下步驟：

㈠熔煉原料，具體為：

a、配料

所述汽車發動機排氣接頭中各成分的質量百分比為：

C：0.05-0.12%，Al:1.56-1.83%,Zn:1.13-1.24%,Si：0.01-0.08%，Mn：0.57-0.68%，S：≤0.030%，P：≤0.030%，Ni：0.35-0.39%，Cu：0.55-0.66%，V：0.15-0.18%，Mo：0.06-0.09%，Ti：1.77-1.89%，Pd：0.02-0.04%,Pt：0.16-0.19%,W：0.43-0.49%,Nd：0.03-0.07%,Ce：0.01-0.02%，Eu：0.01-0.04%,Lu:0.04-0.09%，Au：0.25-0.41%，Ag:0.48-0.64%，Ga：0.01-0.02%，Y：0.12-0.17%，Sn：0.54-0.67%，Re：0.02-0.05%，

氧化鈣：0.02-0.05％,氧化鎂：0.23-0.25％,氧化銅：0.08-0.13％,氧化鐵：0.05-0.11％,二氧化錳：0.04-0.08％,氫氧化銅：0.04-0.11％,餘量為Fe；

b、按預定的汽車發動機排氣接頭中各成分的質量百分比將原料加入熔爐內，將熔爐內的溫度提高到1450攝氏度至1480攝氏度，原料被熔鍊形成合金溶液；

c、將上一步得到的合金溶液進行冷卻，冷卻時用水冷與空冷結合，先採用水冷以20-23℃/s的冷卻速率將合金溶液水冷至500-550℃形成合金，然後空冷至310-320℃，再採用水冷以15-18℃/s的冷卻速率將合金水冷至室溫；

d、加熱，將上一步冷卻後的合金加入熔爐內進行二次熔煉，將熔爐內的溫度提高到1590攝氏度至1620攝氏度，合金被二次熔鍊形成合金溶液；

e、在合金溶液表面撒入膨脹珍珠巖粉，打渣兩遍，打渣完成後，形成待鑄造的合金溶液，在五分鐘內澆注完畢；

㈡蠟模製備：製作與汽車發動機排氣接頭鑄造件一致並包含有保溫冒口的蠟模，並對蠟模進行修整，之後使用蠟坯清洗劑對蠟模進行清洗；

㈢在步驟㈡製得的蠟模上製作殼模砂型：該步驟包含以下步驟：

A、在蠟模放置保溫冒口的位置上，用鐵片遮住放置保溫冒口的表面，以防該表面受到汙染；

B、在蠟模表面塗設第一面層：

首先，在蠟模表面浸塗用鋯粉與矽溶膠粘結劑配製漿液，該漿液的粘度值在42-53秒；

然後，用550-650目的鋯砂在經過浸塗漿液的蠟模表面進行人工浮砂，浮砂後應清理所述鐵片上的殘留漿液和鋯砂；

第三，將人工浮砂後的蠟模進行自然乾燥，乾燥時間為18-20小時；

C、在步驟B製得的蠟模表面塗設第二過渡層：

首先，在步驟B製得的蠟模表面浸塗用馬來粉與矽溶膠粘結劑配製的漿液，該漿液的粘度值在41-45秒；

然後，用500-800目的馬來砂在經過浸塗漿液的蠟模表面進行人工浮砂，浮砂後應清理所述鐵片上的殘留漿液和馬來砂；

第三，將人工浮砂後的蠟模放於1.8-2.2米/秒的風速下進行乾燥，乾燥時間為16-36小時；

D、在步驟C製得的蠟模表面塗設第三加固層：

首先，在步驟C製得的蠟模表面浸塗用馬來粉與矽溶膠粘結劑配製的漿液，該漿液的粘度值在22-25秒；

然後，用150-200目的馬來砂在經過浸塗漿液的蠟模表面進行人工浮砂，浮砂後應清理所述鐵片上的殘留漿液和馬來砂；

第三，將蠟模放於真空乾燥箱內進行乾燥，控制真空乾燥箱內的溫度為58-63攝氏度，控制真空乾燥箱內的氣壓為165-195Pa,乾燥時間為15-18小時；

E、在步驟D製得的蠟模表面塗設第四封漿層：

首先，在步驟D製得的蠟模表面浸塗用馬來粉與矽溶膠粘結劑配製的漿液，該漿液的粘度值在8-12秒；

然後，清理所述鐵片上的殘留漿液；

第三，蠟模放於真空乾燥箱內進行乾燥，控制真空乾燥箱內的溫度為48-58攝氏度，控制真空乾燥箱內的氣壓為110-130Pa,乾燥時間為11-13小時；

㈣脫蠟和焙燒：採用蒸汽脫蠟，蒸汽的壓力為0.6MPa,時間為38-45分鐘，且脫蠟前應先將保溫冒口部位的鐵片取下，製得殼模，並將殼模進行焙燒；

㈤將步驟㈣焙燒好的殼模放入按造型工藝準備的砂箱中，並用膠帶封住該殼模上用於澆注的澆口和保溫冒口，然後放入經過配製的混合砂，放滿混合砂後再用造型震實機進行震實，形成砂型；

㈥澆注；

㈦蘸取聚乙二醇聚電解質水溶液均勻浸塗在鑄件表面，之後置於65-80℃的烘箱中0.5-1小時，得到塗覆有聚乙二醇聚電解質的鑄件；

㈧電鍍：在塗覆有聚乙二醇聚電解質的鑄件表面電鍍鋅鎳合金鍍層，鋅鎳合金鍍層厚度為50±10μm；

㈨在鋅鎳合金鍍層的表面進行噴塗處理，具體為：

A、噴塗：採用超音速電弧噴塗純鋁塗層，純鋁塗層噴塗厚度為50±10μm；

B、預氧化：噴塗結束後使用氧乙炔火焰對純鋁塗層表面預氧化；

㈩在純鋁塗層外表面塗覆金屬耐磨塗層，所述金屬耐磨塗層的組分按質量百分比為：碳：0.02-0.05%，鉻：3.2-3.4%，鈦：2.1-2.6%，鈷：0.33-0.65%，鈮：0.13-0.25%，鈣：0.52-0.67%，鎢：0.64-0.77%，鋅：2.3-2.6%，釤：1.1-1.4%，釹：3.2-3.7%，鉕：0.12-0.15%，銪：0.29-0.34%，釓：1.2-1.5%，鋁：5.21-6.28%，餘量為鐵。

上述技術方案的改進是：所述汽車發動機排氣接頭中各成分的質量百分比為：

C：0.05%，Al:1.56%,Zn:1.13%,Si：0.01%，Mn：0.57%，S：≤0.030%，P：≤0.030%，Ni：0.35%，Cu：0.55%，V：0.15%，Mo：0.06%，Ti：1.77%，Pd：0.02%,Pt：0.16%,W：0.43%,Nd：0.03%,Ce：0.01%，Eu：0.01%,Lu:0.04%，Au：0.25%，Ag:0.48%，Ga：0.01%，Y：0.12%，Sn：0.54%，Re：0.02%，

氧化鈣：0.02％,氧化鎂：0.23％,氧化銅：0.08％,氧化鐵：0.05％,二氧化錳：0.04％,氫氧化銅：0.04％,餘量為Fe。

上述技術方案的改進是：所述汽車發動機排氣接頭中各成分的質量百分比為：

C：0.12%，Al:1.83%,Zn:1.24%,Si：0.08%，Mn：0.68%，S：≤0.030%，P：≤0.030%，Ni：0.39%，Cu：0.66%，V：0.18%，Mo：0.09%，Ti：1.89%，Pd：0.04%,Pt：0.19%,W：0.49%,Nd：0.07%,Ce：0.02%，Eu：0.04%,Lu:0.09%，Au：0.41%，Ag:0.64%，Ga：0.02%，Y：0.17%，Sn：0.67%，Re：0.05%，

氧化鈣：0.05％,氧化鎂：0.25％,氧化銅：0.13％,氧化鐵：0.11％,二氧化錳：0.08％,氫氧化銅：0.11％,餘量為Fe。

本發明採用上述技術方案的有益效果是：

（1）本發明的汽車發動機排氣接頭由於原料中含有Zn、Ni和W，加強了接頭的耐熱和耐腐蝕性能；

（2）本發明的汽車發動機排氣接頭由於原料中含有Ti、Al和稀土元素，減輕了接頭的質量，增加了結構強度和耐腐蝕性能；

（3）本發明的汽車發動機排氣接頭由於原料熔煉進行了兩次熔煉，提高了最終鑄件的質量；

（4）本發明的汽車發動機排氣接頭在電鍍操作前，在鑄件表面塗覆聚乙二醇聚電解質，從而提高了後續電鍍操作的質量，使得鋅鎳合金鍍層覆蓋的更加緊密均勻，有效防止鍍層脫落；

（5）通過鋅鎳合金鍍層和純鋁塗層的配合，進一步提高了本發明的汽車發動機排氣系統支架的耐腐蝕性能，延長了活塞杆的使用壽命。

（6）本發明的汽車發動機排氣接頭由於純鋁塗層覆蓋金屬耐磨塗層，進一步提高了接頭的耐熱和耐腐蝕性能，並且保護了純鋁塗層，具有耐磨的特點。

具體實施方式

實施例一

本實施例的汽車發動機排氣接頭的生產工藝,包括以下步驟：

㈠熔煉原料，具體為：

a、配料

所述汽車發動機排氣接頭中各成分的質量百分比為：

C：0.05%，Al:1.56%,Zn:1.13%,Si：0.01%，Mn：0.57%，S：≤0.030%，P：≤0.030%，Ni：0.35%，Cu：0.55%，V：0.15%，Mo：0.06%，Ti：1.77%，Pd：0.02%,Pt：0.16%,W：0.43%,Nd：0.03%,Ce：0.01%，Eu：0.01%,Lu:0.04%，Au：0.25%，Ag:0.48%，Ga：0.01%，Y：0.12%，Sn：0.54%，Re：0.02%，

氧化鈣：0.02％,氧化鎂：0.23％,氧化銅：0.08％,氧化鐵：0.05％,二氧化錳：0.04％,氫氧化銅：0.04％,餘量為Fe；

b、按預定的汽車發動機排氣接頭中各成分的質量百分比將原料加入熔爐內，將熔爐內的溫度提高到1450攝氏度至1480攝氏度，原料被熔鍊形成合金溶液；

c、將上一步得到的合金溶液進行冷卻，冷卻時用水冷與空冷結合，先採用水冷以20-23℃/s的冷卻速率將合金溶液水冷至500-550℃形成合金，然後空冷至310-320℃，再採用水冷以15-18℃/s的冷卻速率將合金水冷至室溫；

d、加熱，將上一步冷卻後的合金加入熔爐內進行二次熔煉，將熔爐內的溫度提高到1590攝氏度至1620攝氏度，合金被二次熔鍊形成合金溶液；

e、在合金溶液表面撒入膨脹珍珠巖粉，打渣兩遍，打渣完成後，形成待鑄造的合金溶液，在五分鐘內澆注完畢；

㈡蠟模製備：製作與汽車發動機排氣接頭鑄造件一致並包含有保溫冒口的蠟模，並對蠟模進行修整，之後使用蠟坯清洗劑對蠟模進行清洗；

㈢在步驟㈡製得的蠟模上製作殼模砂型：該步驟包含以下步驟：

A、在蠟模放置保溫冒口的位置上，用鐵片遮住放置保溫冒口的表面，以防該表面受到汙染；

B、在蠟模表面塗設第一面層：

首先，在蠟模表面浸塗用鋯粉與矽溶膠粘結劑配製漿液，該漿液的粘度值在42-53秒；

然後，用550-650目的鋯砂在經過浸塗漿液的蠟模表面進行人工浮砂，浮砂後應清理所述鐵片上的殘留漿液和鋯砂；

第三，將人工浮砂後的蠟模進行自然乾燥，乾燥時間為18-20小時；

C、在步驟B製得的蠟模表面塗設第二過渡層：

首先，在步驟B製得的蠟模表面浸塗用馬來粉與矽溶膠粘結劑配製的漿液，該漿液的粘度值在41-45秒；

然後，用500-800目的馬來砂在經過浸塗漿液的蠟模表面進行人工浮砂，浮砂後應清理所述鐵片上的殘留漿液和馬來砂；

第三，將人工浮砂後的蠟模放於1.8-2.2米/秒的風速下進行乾燥，乾燥時間為16-36小時；

D、在步驟C製得的蠟模表面塗設第三加固層：

首先，在步驟C製得的蠟模表面浸塗用馬來粉與矽溶膠粘結劑配製的漿液，該漿液的粘度值在22-25秒；

然後，用150-200目的馬來砂在經過浸塗漿液的蠟模表面進行人工浮砂，浮砂後應清理所述鐵片上的殘留漿液和馬來砂；

第三，將蠟模放於真空乾燥箱內進行乾燥，控制真空乾燥箱內的溫度為58-63攝氏度，控制真空乾燥箱內的氣壓為165-195Pa,乾燥時間為15-18小時；

E、在步驟D製得的蠟模表面塗設第四封漿層：

首先，在步驟D製得的蠟模表面浸塗用馬來粉與矽溶膠粘結劑配製的漿液，該漿液的粘度值在8-12秒；

然後，清理所述鐵片上的殘留漿液；

第三，蠟模放於真空乾燥箱內進行乾燥，控制真空乾燥箱內的溫度為48-58攝氏度，控制真空乾燥箱內的氣壓為110-130Pa,乾燥時間為11-13小時；

㈣脫蠟和焙燒：採用蒸汽脫蠟，蒸汽的壓力為0.6MPa,時間為38-45分鐘，且脫蠟前應先將保溫冒口部位的鐵片取下，製得殼模，並將殼模進行焙燒；

㈤將步驟㈣焙燒好的殼模放入按造型工藝準備的砂箱中，並用膠帶封住該殼模上用於澆注的澆口和保溫冒口，然後放入經過配製的混合砂，放滿混合砂後再用造型震實機進行震實，形成砂型；

㈥澆注；

㈦蘸取聚乙二醇聚電解質水溶液均勻浸塗在鑄件表面，之後置於65-80℃的烘箱中0.5-1小時，得到塗覆有聚乙二醇聚電解質的鑄件；

㈧電鍍：在塗覆有聚乙二醇聚電解質的鑄件表面電鍍鋅鎳合金鍍層，鋅鎳合金鍍層厚度為50±10μm；

㈨在鋅鎳合金鍍層的表面進行噴塗處理，具體為：

A、噴塗：採用超音速電弧噴塗純鋁塗層，純鋁塗層噴塗厚度為50±10μm；

B、預氧化：噴塗結束後使用氧乙炔火焰對純鋁塗層表面預氧化；

㈩在純鋁塗層外表面塗覆金屬耐磨塗層，所述金屬耐磨塗層的組分按質量百分比為：碳：0.02-0.05%，鉻：3.2-3.4%，鈦：2.1-2.6%，鈷：0.33-0.65%，鈮：0.13-0.25%，鈣：0.52-0.67%，鎢：0.64-0.77%，鋅：2.3-2.6%，釤：1.1-1.4%，釹：3.2-3.7%，鉕：0.12-0.15%，銪：0.29-0.34%，釓：1.2-1.5%，鋁：5.21-6.28%，餘量為鐵。

實施例二

本實施例的汽車發動機排氣接頭的生產工藝,包括以下步驟：

㈠熔煉原料，具體為：

a、配料

所述汽車發動機排氣接頭中各成分的質量百分比為：

C：0.12%，Al:1.83%,Zn:1.24%,Si：0.08%，Mn：0.68%，S：≤0.030%，P：≤0.030%，Ni：0.39%，Cu：0.66%，V：0.18%，Mo：0.09%，Ti：1.89%，Pd：0.04%,Pt：0.19%,W：0.49%,Nd：0.07%,Ce：0.02%，Eu：0.04%,Lu:0.09%，Au：0.41%，Ag:0.64%，Ga：0.02%，Y：0.17%，Sn：0.67%，Re：0.05%，

氧化鈣：0.05％,氧化鎂：0.25％,氧化銅：0.13％,氧化鐵：0.11％,二氧化錳：0.08％,氫氧化銅：0.11％,餘量為Fe；

b、按預定的汽車發動機排氣接頭中各成分的質量百分比將原料加入熔爐內，將熔爐內的溫度提高到1450攝氏度至1480攝氏度，原料被熔鍊形成合金溶液；

c、將上一步得到的合金溶液進行冷卻，冷卻時用水冷與空冷結合，先採用水冷以20-23℃/s的冷卻速率將合金溶液水冷至500-550℃形成合金，然後空冷至310-320℃，再採用水冷以15-18℃/s的冷卻速率將合金水冷至室溫；

d、加熱，將上一步冷卻後的合金加入熔爐內進行二次熔煉，將熔爐內的溫度提高到1590攝氏度至1620攝氏度，合金被二次熔鍊形成合金溶液；

e、在合金溶液表面撒入膨脹珍珠巖粉，打渣兩遍，打渣完成後，形成待鑄造的合金溶液，在五分鐘內澆注完畢；

㈡蠟模製備：製作與汽車發動機排氣接頭鑄造件一致並包含有保溫冒口的蠟模，並對蠟模進行修整，之後使用蠟坯清洗劑對蠟模進行清洗；

㈢在步驟㈡製得的蠟模上製作殼模砂型：該步驟包含以下步驟：

A、在蠟模放置保溫冒口的位置上，用鐵片遮住放置保溫冒口的表面，以防該表面受到汙染；

B、在蠟模表面塗設第一面層：

首先，在蠟模表面浸塗用鋯粉與矽溶膠粘結劑配製漿液，該漿液的粘度值在42-53秒；

然後，用550-650目的鋯砂在經過浸塗漿液的蠟模表面進行人工浮砂，浮砂後應清理所述鐵片上的殘留漿液和鋯砂；

第三，將人工浮砂後的蠟模進行自然乾燥，乾燥時間為18-20小時；

C、在步驟B製得的蠟模表面塗設第二過渡層：

首先，在步驟B製得的蠟模表面浸塗用馬來粉與矽溶膠粘結劑配製的漿液，該漿液的粘度值在41-45秒；

然後，用500-800目的馬來砂在經過浸塗漿液的蠟模表面進行人工浮砂，浮砂後應清理所述鐵片上的殘留漿液和馬來砂；

第三，將人工浮砂後的蠟模放於1.8-2.2米/秒的風速下進行乾燥，乾燥時間為16-36小時；

D、在步驟C製得的蠟模表面塗設第三加固層：

首先，在步驟C製得的蠟模表面浸塗用馬來粉與矽溶膠粘結劑配製的漿液，該漿液的粘度值在22-25秒；

然後，用150-200目的馬來砂在經過浸塗漿液的蠟模表面進行人工浮砂，浮砂後應清理所述鐵片上的殘留漿液和馬來砂；

第三，將蠟模放於真空乾燥箱內進行乾燥，控制真空乾燥箱內的溫度為58-63攝氏度，控制真空乾燥箱內的氣壓為165-195Pa,乾燥時間為15-18小時；

E、在步驟D製得的蠟模表面塗設第四封漿層：

首先，在步驟D製得的蠟模表面浸塗用馬來粉與矽溶膠粘結劑配製的漿液，該漿液的粘度值在8-12秒；

然後，清理所述鐵片上的殘留漿液；

第三，蠟模放於真空乾燥箱內進行乾燥，控制真空乾燥箱內的溫度為48-58攝氏度，控制真空乾燥箱內的氣壓為110-130Pa,乾燥時間為11-13小時；

㈣脫蠟和焙燒：採用蒸汽脫蠟，蒸汽的壓力為0.6MPa,時間為38-45分鐘，且脫蠟前應先將保溫冒口部位的鐵片取下，製得殼模，並將殼模進行焙燒；

㈤將步驟㈣焙燒好的殼模放入按造型工藝準備的砂箱中，並用膠帶封住該殼模上用於澆注的澆口和保溫冒口，然後放入經過配製的混合砂，放滿混合砂後再用造型震實機進行震實，形成砂型；

㈥澆注；

㈦蘸取聚乙二醇聚電解質水溶液均勻浸塗在鑄件表面，之後置於65-80℃的烘箱中0.5-1小時，得到塗覆有聚乙二醇聚電解質的鑄件；

㈧電鍍：在塗覆有聚乙二醇聚電解質的鑄件表面電鍍鋅鎳合金鍍層，鋅鎳合金鍍層厚度為50±10μm；

㈨在鋅鎳合金鍍層的表面進行噴塗處理，具體為：

A、噴塗：採用超音速電弧噴塗純鋁塗層，純鋁塗層噴塗厚度為50±10μm；

B、預氧化：噴塗結束後使用氧乙炔火焰對純鋁塗層表面預氧化；

㈩在純鋁塗層外表面塗覆金屬耐磨塗層，所述金屬耐磨塗層的組分按質量百分比為：碳：0.02-0.05%，鉻：3.2-3.4%，鈦：2.1-2.6%，鈷：0.33-0.65%，鈮：0.13-0.25%，鈣：0.52-0.67%，鎢：0.64-0.77%，鋅：2.3-2.6%，釤：1.1-1.4%，釹：3.2-3.7%，鉕：0.12-0.15%，銪：0.29-0.34%，釓：1.2-1.5%，鋁：5.21-6.28%，餘量為鐵。

本發明不局限於上述實施例。凡採用等同替換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。