一种涡轮增压器壳及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器壳及其制备方法,尤其涉及高镍球墨铸铁涡轮壳及其制备方法。
背景技术
近几年,中国的汽车市场迅速增长,汇合科技进步成果。在能源危机和环境保护压力下,当代汽车发动机电子技术、涡轮增压技术的迅猛发展与涡轮增压器制造技术的发展互相作用,促进了涡轮增压器行业的迅速发展。同时,随着涡轮增压器效率的提高和匹配技术的发展,涡轮增压器技术在汽车行业得到了广泛的应用
涡轮增压器作为一种高效、节能、科技含量高的环保型产品,由于其具有改善汽车发动机尾气排放污染、提高发动机的功率和重量比、提高发动机的扭矩特性、降低燃油消耗、降低排量等优点,所以,增压发动机已经成为现代汽车尤其是高档汽车的标准配置。
现有涡轮增压器壳75#硅铁、电解镍、铬铁三种材料的配比不合理,没有充分利用Si、Ni、Cr的特性,耐高温、耐腐蚀、抗热疲劳性等方面均有缺陷。同时,镍镁球化剂及孕育剂组成欠佳,球化效果差,力学性能、抗热冲击性能不足。目前生产涡轮增压器的工艺存在铸件易变型、尺寸精度不高、成品率较低的问题。因排气管与增压器连在一起,结构复杂,不容易分型和铸造,增压器在保证尺寸精度的要求下难以制作。
发明内容
本发明克服了上述缺陷并提供了一种配方科学、经久耐用的涡轮增压器壳及其精度高、成品率高的制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供的涡轮增压器壳的技术方案是:
一种涡轮增压器壳,其配方及重量配比是:
生铁28~30份,低碳钢3~8份,回炉铁32.53~45.2份,电解锰0.3~0.4份,75#硅铁3.4~4.12份,电解镍17.4~21.2份,铬铁1.4~1.95份,镍镁球化剂0.5~0.8份,孕育剂0.8~1.0份。
通过75#硅铁、电解镍、铬铁三种材料配方的调整,可以充分利用Si、Ni、Cr的特性,科学的配比,保证产品耐高温、耐腐蚀、抗热疲劳性。通过镍镁球化剂及孕育剂的调整,可以提高球化处理效果,提高材料的球化级别,从而提高力学性能、抗热冲击性能。
进一步改进为,电解镍中,镍含量大于99.99%。
75#硅铁中,Si含量不大于72~78%、Al含量不大于2.00%、Ca含量不大于1.00%、Ca含量不大于1.00%、Mn含量不大于0.40%、Cr含量不大于0.30%、P含量不大于0.04%、S含量不大于0.02%、C含量不大于0.1%。
镍镁球化剂中,Si含量为80~85%、Mg含量为15~20%。
通过对电解镍和75#硅铁含量的限定,可以控制微量元素的带入,从而保证铁液纯净,提高材料性能。通过对镍镁合金镍硅量的要求,可以稳定和提高处理效果,提高球化级别,保证材料的性能,
为了解决上述技术问题,本发明提供的涡轮增压器壳的制备方法的技术方案是:
所述制备方法包括如下步骤:
(1)将回炉铁进行抛丸处理,可除去回炉铁表面的锈蚀,排除杂质,保证产品质量的稳定;
(2)称取生铁、废钢、电解镍、铬铁、75#硅铁、电解锰和回炉铁,在镍镁球化剂表面覆盖孕育剂,备用;
(3)将生铁、废钢、回炉铁、铬铁、75#硅铁加入电炉熔炼,待熔炼结束后,加入电解镍、电解锰;待炉料温度升至1500℃~1560℃时,取样,用光谱仪测得各元素化学成分含量,如处在控制范围内,即可出炉浇注;温度达到1620-1660℃后,向处理包中加入镍镁球化剂,采用冲入法工艺球化15~40秒;
(4)球化反应结束后,扒除表面杂质,进行浇注,每型充型时间5~7秒,浇注时间3~5分钟;每型浇注时间短,总浇注时间就短,每型浇注时间长,总浇注时间就长。
在铁水充型时,将随流孕育器放到包嘴上方,使孕育剂随铁水进入型腔,流量固定,可有效的改善产品金相组织,提高产品质量,避免以前孕育过程中早孕育、晚孕育、间断孕育或孕育量不稳定等问题,且铁水包倾斜浇注时开始孕育,浇注完成收包时停止孕育,可有效防止孕育剂材料散落,用量多等浪费现象,降低材料成本;同时,还可以优化岗位,避免增加劳动强度和杜绝人员孕育过程中的安全隐患;
(5)待铸型温度小于360℃时,开型落砂。
进一步改进为,充型时,外模砂芯不需从芯盒型腔中取出,两个外模砂芯合模之后进行铸造浇注。
所述的随流孕育器主要结构包括随流孕育器罐体、托架与旋转手柄,随流孕育器罐体安装在托架上,在随流孕育器顶部开设有加料口,在加料口上覆盖有滤网,随流孕育器底部设有旋转手柄,流旋转手柄上开设有流量孔;在生产高镍奥氏体球铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁需转换孕育器时,只要将随流孕育器旋转柄更换即可,操作方便快捷。
通过本发明的配方及制备方法制备的产品具有:尺寸精度高、力学性能高、抗热冲击、耐高温(温度达到960℃以上)、耐腐蚀、抗热疲劳等特点,国内目前还没有能达到如此要求的同类产品。本发明的制备方法与传统的铸造工艺不同之处在于:外模砂芯不需从芯盒型腔中取出,两个外模砂芯合模之后进行铸造浇注,每一个产品用一套外模砂芯型腔,并采用随流孕育器孕育,孕育剂随铁水进入型腔,流量固定;这样的工艺操作能确保尺寸精度,保证铸件尺寸稳定,降低变形并提高了工作效率。
下面通过实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1:
一种涡轮增压器壳,其配方及重量配比是:
生铁30份,低碳钢8份,回炉铁32.53,电解锰0.4份,75#硅铁4.12份,电解镍21.2份,铬铁1.95份,镍镁球化剂0.8份,孕育剂1.0份。
电解镍中,镍含量99.99%。
75#硅铁中,Si含量78%、Al含量2.00%、Ca含量1.00%、Ca含量1.00%、Mn含量0.40%、Cr含量0.30%、P含量0.04%、S含量0.02%、C含量0.1%。
镍镁球化剂中,Si含量为85%、Mg含量为15%。
实施例2:
一种涡轮增压器壳,其配方及重量配比是:
生铁28份,低碳钢3份,回炉铁45.2份,电解锰0.3份,75#硅铁3.4份,电解镍17.4份,铬铁1.4份,镍镁球化剂0.5份,孕育剂0.8份。
电解镍中,镍含量99.995%。
75#硅铁中,Si含量72%、Al含量1.00%、Ca含量0.5%、Ca含量0.5%、Mn含量0.20%、Cr含量0.20%、P含量0.02%、S含量0.01%、C含量0.02%。
镍镁球化剂中,Si含量为80%、Mg含量为20%。
实施例3:
一种涡轮增压器壳,其配方及重量配比是:
生铁29份,低碳钢6份,回炉铁38.65份,电解锰0.35份,75#硅铁3.8份,电解镍19份,铬铁1.65份,镍镁球化剂0.65份,孕育剂0.9份。电解镍中,镍含量99.999%。
75#硅铁中,Si含量75%、Al含量0.5%、Ca含量0.3%、Ca含量0.2%、Mn含量0.10%、Cr含量0.10%、P含量0.01%、S含量0.005%、C含量0.01%。
镍镁球化剂中,Si含量为82.5%、Mg含量为17.5%。
实施例4:
上述实施例1-3的制备方法是:
(1)将回炉铁进行抛丸处理;
(2)按配比称取生铁、废钢、电解镍、铬铁、75#硅铁、电解锰和回炉铁,在镍镁球化剂表面覆盖孕育剂,备用;
(3)将生铁、废钢、回炉铁、铬铁、75#硅铁加入电炉熔炼,待熔炼结束后,加入电解镍、电解锰;待温度达到1620~1640℃时,向处理包中加入镍镁球化剂,采用冲入法工艺球化25~40秒;
(4)球化反应结束后进行浇注,每注充型时间5秒,浇注时间3分钟;在铁水充型时,将随流孕育器放到包嘴上方,使孕育剂随铁水进入型腔;此处,充型时,外模砂芯不需从芯盒型腔中取出,两个外模砂芯合模之后直接进行铸造浇注。
(5)待铸型温度小于360℃时,开型落砂。
实施例5:
上述实施例1-3的另一种制备方法是:
(1)将回炉铁进行抛丸处理;
(2)按配比称取生铁、废钢、电解镍、铬铁、75#硅铁、电解锰和回炉铁,在镍镁球化剂表面覆盖孕育剂,备用;
(3)将生铁、废钢、回炉铁、铬铁、75#硅铁加入电炉熔炼,待熔炼结束后,加入电解镍、电解锰;待温度达到1640~1660℃时,向处理包中加入镍镁球化剂,采用冲入法工艺球化15~30秒;
(4)球化反应结束后进行浇注,每注充型时间7秒,浇注时间5分钟;在铁水充型时,将随流孕育器放到包嘴上方,使孕育剂随铁水进入型腔;此处,充型时,外模砂芯不需从芯盒型腔中取出,两个外模砂芯合模之后进行铸造浇注。
(5)待铸型温度小于360℃时,开型落砂。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。