高速机车喷气式发动机排气管及其近净成型铸造法

摘要

本发明高速机车喷气式发动机排气管及其近净成型铸造法，属于交通运输动力装置技术领域。其高速机车喷气式发动机排气管由连接管件体，连体小圆法兰、二个圆形变腰形连接管体、大直径连接法兰盘组成，两个圆形变腰形连接管体的圆形端与连体小圆法兰连接；另一端是腰形通过连接管件体与大直径连接法兰盘连接，两个连体小圆法兰之间由较厚的长方体连接。本发明的排气管内腔形成均匀光滑表面，而且整体铸造成形，其内部结构组织是连续的，承载高温高压能力比现有焊接组件高。具有制作容易、制造成本较低、工作性能稳定、安全可靠等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高速机车喷气式发动机配套的重要部件，由于喷气式发动机排出的气体属超高温高压，管路设计复杂，少余量整体铸造机械切屑加工非常困难，在树脂砂砂型铸造中采用近净成型整体铸造法成功解决了这一难题。高速机车喷气式发动机排气管属于交通运输动力装置技术领域。

背景技术

高速机车喷气式发动机排气管是高速机车喷气式发动机高温高压气体处置排放中的重要关键构件，其作用主要是用于喷气式发动机气体排放过程中的超高温度、超高压力管路中的连接，起分流过渡、保障喷气式发动机正常工作、保障其安全性的作用。目前国内没有厂家生产该产品，该产品以出口为主。国外生产工艺技术主要采用分段铸造，然后经过机械加工再组焊而成的焊接组合式结构。该结构的内腔对焊处为梯形面，并在其结构体中有一环状焊缝，这种焊接组合式结构的喷气式发动机排气管，其焊缝和焊接热影响区的质量稳定性难以保证，可靠性低，因其内腔不是均匀性光滑表面的结构，使其使用寿命大大降低。因此现有的高速机车喷气式发动机排气管存在制造工序繁多、工序工艺复杂、加工周期长、成本高的缺点，特别是组焊件在工作过程中其耐压安全性能差，容易发生机车喷气式发动机故障和人生安全事故。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种制作容易、制造成本较低、使用寿命较长、工作性能安全可靠的高速机车喷气式发动机排气管及其近净成型铸造法，以克服现有技术存在的缺陷。

本发明的排气管结构：它包括两个连体小圆法兰，二个圆形变腰形连接管体，大直径连接法兰盘，它为小圆法兰的5倍厚，连接管件体，两个圆形变腰形连接管体的圆形端与连体小圆法兰连接，另一端是腰形通过连接管件体与大直径法兰盘连接，两个连体小圆法兰之间由较厚的长方体连接，形成较难补缩的热节，腰形连接管体通过连接管件体与大直径法兰盘连接，其厚度比为5-8倍，避免凝固收缩时产生的收缩应力使联接处产生裂纹，大直径连接法兰为小圆法兰的5-8倍厚，避免法兰盘产生严重缩孔缩松。

近净成型树脂砂叠拼造型工艺铸造方法是：a、选择合理的连体工艺结构设计；b、使用树脂砂叠拼组合造型工艺方法；c、底注反雨淋式浇注系统；d、采用整体浇注后将砂型翻身180°的凝固补缩措施，浇注时大直径连接(小圆法兰的5-8倍厚)法兰盘朝下，使其设为小圆法兰的5-8倍厚。

铸件的热处理及性能

《高速机车喷气式发动机排气管》的(材料：CA-6NM)，铸件热处理工艺路线：按除应力退火、固溶处理、稳定化处理的工序进行；

物理化学性能

a、化学成份：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：0.40-1.00

b、机械性能：σb≥760Mpa，σs≥550Mpa，δ5≥15％，ψ≥35％，HB≤285

c、尺寸检查：按41E914316P2图作全尺寸检查

d、X-射线探伤：不允许存在任何裂纹缺陷；其余缺陷接收级别为圆形缺陷当量不大于1.524mm，线性缺陷长度不大于3.048mm。

e、渗透探伤不允许存在裂纹、气孔、冷隔等缺陷；针孔类缺陷在12.70mm×12.70mm范围内不超过20个。

采用本工艺技术方案，所取得的有益效果是本发明的排气管内腔形成均匀光滑表面，而且由于采用整体铸造成形，其内部金属的结构组织是连续的，承载高温高压能力比现有焊接组件提高了50％以上。因此，本发明与现有技术相比，具有制作容易、制造成本较低、工作性能稳定、安全可靠等优点。

附图说明

图1为本发明的高速机车喷气式发动机排气管的剖面结构图；

图2为图1的截面结构图；

图中：1-连接小圆法兰、2-圆形变腰形连接管体、3-大直径连接管法兰盘、4-连接管件体；

图3、图4、图5分别为圆形变腰形连接管体截面结构示意图；

具体实施方式

本发明的高速机车喷气式发动机排气管及其近净成型铸造法的具体实施方式，从产品的结构和产品的铸造方法加以叙述：

本发明所述的高速机车喷气式发动机排气管，它由连接管件体4，二个连体小圆法兰1、二个圆形变腰形连接管体2，大直径连接法兰盘3组成，两个圆形变腰形连接管体2的圆形端与连体小圆法兰1无缝连接；另一端是腰形通过连接管件体4与大直径连接法兰盘3连接，两个连体小圆法兰1之间由较厚的长方体连接。连接管件体4为铸造的整体式管件体。大直径连接管法兰3的内径比小直径圆形变腰形连接管体2的内直径大300-500mm，大直径连接管法兰盘3的外径比小直径圆形变腰形连接管2的外径大400-600mm。连接管体4的一端为大直径连接管法兰盘3，另一端为小直径圆形变腰形连接管体2，排气管的长度为200-250mm。大直径连接管法兰盘3为小圆法兰1的5倍厚。本排气管铸件的材料为CA-6Nm，化学成份：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。

本发明所述的高速机车喷气式发动机排气管的铸造方法：采用近净成型树脂砂叠拼造型工艺铸造，a、选择连体工艺结构设计整体铸造成型；b、用树脂砂叠拼组合造型工艺；c、底注反雨淋式浇注系统；d、用整体浇注后将砂型翻身180°的凝固补缩工艺，浇注时大直径连接法兰盘(3)朝下。