制造用于车辆排气系统的精密铸造零件的方法技术领域
本公开涉及一种精密铸造方法，更具体地，涉及一种制造用于车辆排
气系统的精密铸造零件的方法，该方法能够节省制造成本并且减少制造时
间同时提供卓越的耐热性(heat resistance)和精度。
背景技术
通常，在汽车排气系统中所使用的零件不得不承受具有800℃至
950℃的高温的排出气体。具体地，因为这样的驱动零件具有复杂的形状，
所以使用诸如不锈钢和铬镍铁合金(Inconel alloy)等包含的大量的具有高
耐热性的昂贵的镍(Ni)的材料来制造这样的零件。
将诸如铝(Al)、钛(Ti)等元素添加到该耐热合金中，以增强高温
强度。在这种情况下，因为诸如Al、Ti等添加元素与空气高度反应，所
以很难控制合金元素。因此，在真空状态下溶解合金元素并且经过精密铸
造工艺来制造零件。
精密铸造工艺包括：使用蜡或塑料制作与所铸造制品具有相同形状的
模型；将该模型浸渍在浆料中，以利用浆料涂覆模型的表面若干次，其中，
填充物与粘合剂以及粉末砂子一起混合；干燥模型；并且将模具加热至
100℃至200℃的温度以移除残留在模具中的蜡和塑料。
因此，将所制造的模具加热至1000℃至1200℃的温度，以确保熔融
金属的流动性，将熔融金属注入到模具中，并且冷却模具，然后，移除模
具。然后，使熔融金属经过后续工艺以制备制品。
然而，上面描述的方法的缺点在于，当通过该方法制备制品时，因为
该方法包括执行涂覆工艺若干次，所以人力成本和制造成本较高。此外，
该方法的问题在于，在预加热模具过程中或注入熔融金属过程中，当涂覆
次数减少时，可能损坏模具。常规模具能够容易抖出铸造件，并且制造其
的方法遭遇了未解决的问题在于因为该方法包括执行涂覆工艺若干次，所
以人力成本和制造成本较高。进一步地，当涂覆次数被随意减少时会损坏
模具。
发明内容
因此，鉴于上述问题创作了本公开，并且本公开的目标是提供一种制
造用于车辆排气系统的精密铸造零件的方法，该方法能够制造用于车辆排
气系统的具有卓越精度的精密铸造零件，同时。在制造模具期间减少了涂
覆次数。
本公开的另一目标是提供一种制造用于车辆排气系统的精密铸造零
件的方法，该方法能够减少人力和制造时间以提高生产率并且降低制造成
本。
本公开的技术目标并不局限于上述所述的目标，并且本领域技术人员
可以从下面的详细描述中清楚地理解此处未描述的其他技术目标。
根据本公开的一方面，通过提供制造用于车辆排气系统的精密铸造零
件的方法可以实现上述目标和其他目标，该方法包括：使用蜡或塑料制作
所制造制品的模型；使用第一浆料在模型的表面上形成第一涂层；使用第
二浆料在涂覆有第一涂层的模型的表面上形成第二涂层；干燥第一涂层和
第二涂层以形成模具，并且对模具进行加热以移除模型；对模具预加热、
将模具放置在具有顶部开口的陶瓷盒中并且使用陶瓷球填充陶瓷盒的内
部；并且通过将熔融金属注入到模具中以铸造制品，从而生产制品。
在这种情况下，制造用于车辆排气系统的精密铸造零件的方法可进一
步包括：在铸造准备之前将陶瓷球加热至500℃至700℃的温度，以移除
残留在陶瓷球的表面上的杂质。
铸造准备可以包括将模具预加热至500℃至1200℃的温度。
生产制品可以包括在真空状态下铸造制品，从而防止熔融金属被氧
化。
陶瓷球可以由氧化铝(Al2O3)形成并且可以包括具有不同直径的第
一陶瓷球和第二陶瓷球。在这种情况下，第一陶瓷球可以具有比第二陶瓷
球大的直径。
陶瓷盒可由铬镍铁合金材料(Inconel materials)构成。
通过混合锆石粉末和硅胶可以形成第一浆料，并且可以通过混合硅酸
铝、硅胶以及砂子形成第二浆料。
附图说明
从结合所附附图进行的下列详细描述中，可以更为清楚地理解本公开
的上述目标和其他目标、特征以及其他优点，在附图中：
图1是示出了根据本公开的一种优选实施方式的制造用于车辆排气系
统的精密铸造零件的方法的流程图；并且
图2是用于说明根据本公开的一种优选实施方式的制备铸造件的的示
意图。
具体实施方式
在下文中，将参考所附附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述
之前，应当理解的是，说明书和所附权利要求中使用的术语不得被解释为
局限于通用的和词典的含义，而且基于允许发明人为了最好的说明而适当
地限定术语的原则基于与本公开的技术方面相对应的含义和构思进行解
释。因此，此处给出的描述仅是出于示出性之目的的简单优选实施例并且
并不旨在限制本公开的范围，因此，应当理解的是，在不背离本公开的实
质和范围的情况下，可以做出在提交本申请时可进行替换的各种其他等同
物和变形。
现将详细参考本公开的优选实施方式，在所附附图中示出了本公开的
实施例。如果可能，在附图中使用相同参考标号指代相同或类似零件。
本公开的特征在于，当使用精密铸造技术制造用于车辆排气系统的具
有卓越耐热性和复杂形状的精密铸造零件时，通过使用陶瓷球加固模具的
强度来制造具有卓越精度的零件，同时由于涂覆次数减少而简化了工艺。
图1是示出了根据本公开的一种优选实施方式的制造用于车辆排气系
统的精密铸造零件的方法的流程图，并且图2是用于说明根据本公开的一
种优选实施方式的铸造的准备的示意图。
如在图1和图2中所示，根据本公开的一种优选实施方式的制造用于
车辆排气系统的精密铸造零件的方法包括模型制作、第一涂覆和第二涂
覆、模具制备、铸造准备以及生产制品。
模型制作可包括：使用蜡或塑料制作诸如用于车辆排气系统的精密铸
造零件等的待制造的制品的模型。
当完成了模型的制作时，在第一涂覆时，通过将模型浸渍在该浸渍溶
液中，来使用包括硅胶和锆石粉末的第一浆料涂覆模型的表面。在这种情
况下，重复执行第一涂覆一次或两次以形成第一涂层。
当完成了第一涂层的形成时，在第二涂覆时，将粉末状的砂子与包括
硅胶和硅酸铝的备份浆料相混合以制备第二浆料，并且使用第二浆料在涂
覆有第一涂层的模型的表面上形成第二涂层。
在这种情况下，可以通过执行精密铸造工艺3至5次形成第二涂层，
其涂覆次数为1至5次，低于执行6至8次来形成常规备份涂层的常规精
密铸造工艺。在这种情况下，当涂覆次数小于3次时，在模具100的后续
预加热和铸造过程中，可能损坏模具100，从而产生劣质的铸造件。另一
方面，当铸造次数大于5次时，由于制造所需的人力和时间增加，故不能
提高生产率并且不能节省制造成本。因此，可以执行3至5次涂覆。
当完成了第二涂层的形成时，在模具制备时，对第一涂层和第二涂层
进行干燥和加热，以移除由蜡或塑料所形成的模型。
在这种情况下，移除模型可包括：将模具100加热至100℃至200℃
的温度以移除模型。在这种情况下，当加热温度小于100℃时，可能需要
长时间来移除模型，从而产生较低的生产率。另一方面，当加热温度大于
200℃时，由于蜡或塑料燃烧，在模具100内会形成杂质(foreign
substances)。
在模型的后续制作过程中，可以使这样被移除的蜡或塑料再循环。
当制备模具100时，在铸造准备时预加热模具100，然后，将模具100
放置在具有顶部开口的陶瓷盒200中，并且使用陶瓷球300填充陶瓷盒200
的内部。
在这种情况中，根据熔融金属的材料的类型，可将模具100预加热至
500℃至1200℃的温度。因此，可以提高制品的精度，以确保铸造过程
的熔融金属的流动性。
同时，陶瓷盒200可由铬镍铁合金形成。在这种情况下，当使用不锈
钢等制造模具100时可能损坏模具100，例如，当将模具100加热至1200℃
时，由于耐热性不足而使模具100变形。
此外，陶瓷盒200中填充的陶瓷球300可由氧化铝(Al2O3)形成并
且可包括具有不同直径的第一陶瓷球310和第二陶瓷球320。此处，第一
陶瓷球310优选地形成为使得第一陶瓷球310比第二陶瓷球320具有更大
的直径。更优选地，第一陶瓷球310可形成为使得第一陶瓷球310的直径
是第二陶瓷球320的直径的两倍大。
可将陶瓷球300填充在陶瓷盒200中，从而通过减少涂覆次数来加固
根据本公开的一种优选实施方式所制造的模具100。在这种情况下，与使
用具有单一尺寸的陶瓷球相比较，当使用具有相对较小直径的第二陶瓷球
320填充第一陶瓷球310的孔时，模具100可承受因熔融金属的压力所施
加的负荷。
更优选地，第一陶瓷球310可形成使得第一陶瓷球310的直径是第二
陶瓷球320的直径的两倍。
根据本公开的一种优选实施方式的制造用于车辆排气系统的精密铸
造零件的方法可进一步包括：在铸造准备之前加热陶瓷球300，以从陶瓷
球300的表面移除杂质。
这是因为由便宜的氧化铝形成的陶瓷球300中会导致劣质的铸造件，
因为在铸造过程中，由于在陶瓷球300的表面上形成精细的杂质层而产生
气体并且将气体引入到制品中。
因此，可将陶瓷球300加热至500℃至700℃的温度，以移除残留在
陶瓷球300的表面上的杂质。在这种情况下，当将陶瓷球300加热至小于
500℃的温度时，需要长时间来移除杂质或杂质可能不完全燃烧。当将陶
瓷球300加热至大于700℃的温度时，可能遭遇需要增加移除杂质的开支。
因此，可将陶瓷球300加热至500℃至700℃的温度。
当完成了上面所描述的铸造准备时，在生产制品时，将熔融金属注入
到模具100中以铸造制品。
在这种情况下，制品生产可包括：在真空状态下铸造制品。这是因为
通常使用诸如铬镍铁合金的具有卓越耐热性的材料制造在车辆排气系统
中所使用的零件。在这种情况下，铬镍铁合金的问题在于，在高温下，熔
融金属会被过度氧化从而导致制品质量下降。
表1
表1列出了通过将根据本公开的一种优选实施方式的实例与比较例中
制备的用于车辆排气系统的精密铸造零件进行比较所获得的结果。
如在表1中列出的，可以看出，对铸造质量产生较大影响的因素包括
依赖于材料和零件的铸造大气、模具100的第二涂覆次数、模具100的预
加热温度、陶瓷盒200的材料、混合具有不同尺寸的陶瓷球300以及陶瓷
球300的预处理。
首先，因为废气阀由实例1至5中所示的不锈钢材料形成，每个废气
阀均包括具有近似2mm至5mm的厚度的最小厚度部分，所以在高温下，
废气阀对熔融金属具有高耐氧化性，并且由此也可通过空气铸造来制备废
气阀。
然而，可以看出，当第二涂覆次数减少至小于3次时，如比较例1中
所描述的，模具100损坏，从而使得不能铸造制品。另一方面，可以看出，
当第二涂覆次数增加到至少6次时，由于第二涂覆所需的制造成本和时间
增加，所以生产率下降。因此，第二涂覆次数可限制在3至5次。
此外，如比较例2中描述中，当在小于500℃的温度下预加热模具
100时，模具100未被充分加热，因此，在使用熔融金属填充模具100之
前，熔融金属可能凝固，从而使得熔融金属的填充不足。可将模具100加
热至700℃或更高的温度，但是，由于温度增加，可能使制造成本增加。
因此，加热温度限制在500℃至700℃的范围。
在这种情况下，当将模具100加热至该温度时，只要是能够承受500℃
至700℃的温度的SUS 300系列不锈钢，则可以使用陶瓷盒200的材料。
同时，当将模具100加热至高温时，陶瓷球300用于加固模具100。
在本公开中，一起使用具有2mm直径的第一陶瓷球310和具有1mm直
径的第二陶瓷球320。在将模具100加热至高温的状态下，该陶瓷球300
承受因熔融金属的压力所施加的负荷。
然而，如在比较例3和比较例4中所描述的，当使用具有单一直径的
陶瓷球300时，可能损坏模具100，其中，如在比较例6中描述的，不同
于使用具有单一直径的陶瓷球300，即使不使用陶瓷球300也可能损坏模
具100。
此外，如比较例5中所描述的，当不将陶瓷球300预加热至500℃至
700℃的温度1至2小时来移除杂质时，当将模具100加热至高温(加热
或铸造)时，通过残留陶瓷球300的表面上的杂质产生有毒气体，因此，
有毒气体向后流动至通过陶瓷涂敷的模具100的微小裂缝，因此，有毒气
体被引入至熔融金属中，从而导致铸造缺陷。
因此，可以看出，如在实例1至5中描述的，在诸如空气的铸造大气、
3至5次的第二铸造次数、用于加热模具100的500℃至700℃的温度、
使用SUS 300系列不锈钢作为陶瓷盒200的材料、混合使用具有1mm和
2mm的不同厚度的陶瓷球300以及移除陶瓷球300上的杂质等最佳条件
下制备具有2mm至5mm的厚度的SUS 300系列不锈钢零件。
同时，可以看出，包括具有2mm或更小的厚度的最小厚度部的涡轮
增压器涡轮叶轮所使用的条件是最佳条件。在这种情况下，因为涡轮叶轮
具有直接暴露于具有800℃至950℃的高温的排出气体的零件，所以可以
使用具有良好耐热性的铬镍铁合金系列材料。
当将铬镍铁合金系列材料制备成零件时，铬镍铁合金系列材料具有良
好的耐热性，但是，当铬镍铁合金系列材料处于熔融金属状态时，铬镍铁
合金系列材料对氧化非常敏感。因此，必须在真空大气中铸造铬镍铁合金
系列材料。因此，如比较例7中描述的，可以看出，当铬镍铁合金系列材
料熔化并且在空气中铸造铬镍铁合金系列材料时，熔融金属容易被氧化，
从而使得不可以铸造铬镍铁合金系列材料。
此外，当第二铸造次数小于3次时(比较例8)，由于模具100损坏，
不可能进行铸造。另一方面，当第二铸造次数大于或等于6次时，可能导
致制造成本增加。因此，第二铸造次数可限制在3至5次。
此外，因为最小厚度部分非常薄，所以用于加热模具100的温度应为
1000℃或更高。此处，当加热温度小于1000℃时，模具100不能被充分
加热，因此，在使用熔融金属填充模具100之前，熔融金属可能凝固，从
而导致熔融金属的填充不足(比较例9)。另一方面，尽管可将模具100
加热至1200℃或更高，然而，可能遭遇相应的制造成本增加。因此，加
热温度可限制在1000℃至1200℃的范围。
因为陶瓷盒200的材料不能承受用于加热模具100的1000℃至
1200℃的温度，所以不可使用陶瓷盒200的材料作为诸如废气阀等SUS
300系列不锈钢材料(比较例9)。应使用铬镍铁合金系列的高耐热性材料
作为陶瓷盒200的材料。
如上所述，对于陶瓷球300，可以看出，当使用具有单一尺寸的陶瓷
球300(比较例11和比较例12)或不使用陶瓷球300(比较例14)时，
可能损坏模具100，并且可以看出，当不从陶瓷球300的表面移除杂质时
(比较例13)，制品中出现铸造缺陷。
因此，可以看出，如实例6至10中描述的，在诸如真空的铸造大气、
3至5次的第二涂覆次数、用于加热模具100的1000℃至1200℃的温度、
使用铬镍铁合金类材料作为陶瓷盒200的材料、混合使用具有1mm和2
mm的不同厚度的陶瓷球300以及之前移除陶瓷球300上的杂质等最佳条
件下，可以制备具有2mm或更小的厚度的铬镍铁合金类零件。
根据本公开的上述优选实施方式，一旦制造用于车辆排气系统的精密
铸造零件，则可以实现减少制造成本近似30％的效果，与常规精密铸造工
艺相比较，由于减少了第二铸造次数，所以可以缩减涂覆成本并且减少循
环时间。
根据本公开的优选实施方式，因为在制造用于车辆排气系统的具有卓
越精度且涂覆次数减少的精密铸造零件时可以使用制造用于车辆排气系
统的精密铸造零件的方法，该方法具有减少人力和制造时间的效果，从而
提高生产率并且节省制造成本。
尽管出于示例性之目的公开了本公开的优选实施方式，然而，本领域
技术人员应当认识到，在不背离由所附权利要求公开的本公开的范围和实
质的情况下，可以进行各种改造、添加以及替换。