CN101949311B - 一种涡轮增压器壳及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种涡轮增压器壳及其制备方法，其配方是生铁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；其制备方法包括抛丸处理、备料、熔炼、球化、浇注充型、落砂等步骤，充型时，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。通过本发明的配方及制备方法制备的产品尺寸精度高、经久耐用，铸件尺寸稳定，变形率低。
Description
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
[0003] 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72～78％、Al 含量不大于2.00％、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，Ni 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、低碳钢、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、低碳钢、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％、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，Ni 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％、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，Ni 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％、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，Ni 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、低碳钢、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、低碳钢、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、低碳钢、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、低碳钢、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。
Claims (6)
1.一种涡轮增压器壳，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；和
孕育剂 0.8 ～ 1.0 份。
2. 根据权利要求1 所述的涡轮增压器壳，所述电解镍中，镍含量大于99.99％。
3. 根据权利要求1 所述的涡轮增压器壳，所述75# 硅铁中，Si 含量72 ～ 78％、Al含量不大于2.00％、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％。
4. 根据权利要求1 所述的涡轮增压器壳，所述镍镁球化剂中，Ni含量为80 ～ 85％、Mg含量为15 ～ 20％。
5. 一种权利要求1 的涡轮增压器壳的制备方法，其包括如下步骤：
(1) 将回炉铁进行抛丸处理；
(2) 称取生铁、低碳钢、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、低碳钢、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1620-1660℃时，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) 球化反应结束后进行浇注，每注充型时间5 ～ 7 秒，浇注时间3 ～ 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；
(5) 待铸型温度小于360℃时，开型落砂。
6. 根据权利要求5 所述的涡轮增压器壳的制备方法，其特征在于：所述充型时，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。
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