CN102430711A - 一种增压器涡轮叶轮的快速制造方法 - Google Patents

一种增压器涡轮叶轮的快速制造方法 Download PDF

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王晋伟
宋志伟
邢卫东
张继忠
冯云虎
朱锐锋
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一种增压器涡轮叶轮的快速制造方法，其工艺步骤为:涡轮叶轮三维模型的建立：将以上三维模型STL格式文件导入快速成型设备的计算机系统内，参照涡轮叶轮的具体尺寸及形状确定烧结底面、壁厚、坐标系原点等烧结参数，并且按照0.15mm进行切片处理进行烧结；烧结完成后清理浮粉，以利于精度和表面粗糙度的有效控制；沾蜡处理；涡轮叶轮的精密铸造。本发明在柴油机增压器行业内，由于该方法省去了金属模具的制造和压蜡过程，缩短了研制制作周期，提高了效率，降低了生产成本，方法及制作工艺步骤简单，产品精度高。该方法特别适合于研发阶段的试制及中小批量的生产。

Description

一种增压器涡轮叶轮的快速制造方法
 
技术领域：本发明属于特种成型加工、铸造技术领域，具体涉及一种增压器涡轮叶轮的制造方法。
背景技术：一般车用增压器涡轮叶轮的制造是通过涡轮叶轮模具压蜡后再精密铸造而成。即首先制造分体的金属涡轮叶轮模具再进行压蜡等工艺过程，最终得到镍基高温合金涡轮叶轮。采用这种方法制造金属涡轮叶轮模具工序复杂，加工周期长，既：首先需要根据涡轮叶片数的多少决定进行分体模具模块数量的多少进行数控加工，然后进行组合、模具的手工研配，试压蜡模型、再进行修配模具，最终进行蜡模的压制，再进行常规的精密铸造工序。而本发明快速制造涡轮叶轮的方法，是通过涡轮叶轮的三维模型，通过快速成型设备，采用粉末烧结技术，应用激光数控技术直接烧结出代替蜡模的塑料材质的涡轮叶轮的形状，就可直接应用于常规的精密铸造。由于该方法省去了金属模具的制造和压蜡过程，减少了生产试制周期，提高了效率，降低了生产成本，该方法特别适合于研发阶段的试制及中小批量的生产。
发明内容：
本发明用于解决在柴油机增压器行业中存在的生产试制增压器涡轮叶轮周期长，工作效率低，生产成本大的问题，
本发明的技术方案是：一种增压器涡轮叶轮的快速制造方法，其工艺步骤为:
（1）涡轮叶轮三维模型的建立：根据产品要求，使用常规的通用建模软件：pro/engineer、UG画出立体的涡轮叶轮三维模型，并且考虑到铸造收缩按2.3%比例将模型放大；
（2）将以上三维模型STL格式文件导入快速成型设备的计算机系统内，参照涡轮叶轮的具体尺寸及形状确定烧结底面、壁厚、坐标系原点等烧结参数，并且按照0.15mm进行切片处理后，按如下的工艺参数进行聚苯乙烯塑料材质的粉末激光烧结，聚苯乙烯塑料材质烧结粉粒度选择160目， 重要的工艺参数设定如下：激光的扫描速度设定为n=2000 mm/s，铺粉的速度n＝206 mm/s，涡轮的烤底温度：116℃，时间24分钟，供料裕量：0.04mm,转换因子：144，激光功率：13kw；
（3）开始烧结后，每烧14层烤底温度下降5℃，当温度降到55℃时不再下降，并一直保持恒温到烧结完成，烧结完成后在1小时内把温度缓慢降至室温即可取出烧结涡轮件；
（4）烧结完成后清理浮粉，以利于精度和表面粗糙度的有效控制；
（5）沾蜡处理：将低温石蜡加热78℃后，将烧结的聚苯乙烯塑料材质的涡轮叶轮首先进行第一次沾蜡，放置15分钟后，再次将低温石蜡加热到81℃进行第二次沾蜡，其后放置3.5小时进行修磨处理，以提高其表面的光洁度及尺寸精度；
（6）涡轮叶轮的精密铸造，采用常规的真空铸造，完成国标K418材料高温耐热合金涡轮叶轮的浇铸。
本发明的有益效果：在柴油机增压器行业内,由于该方法省去了金属模具的制造和压蜡过程，缩短了研制制作周期，提高了效率，降低了生产成本，方法及制作工艺步骤简单，产品精度高。该方法特别适合于研发阶段的试制及中小批量的生产。
具体实施方式：下面对本发明的最佳实施例作详细描述，一种增压器涡轮叶轮的制造方法，其工艺步骤为:
(1)涡轮叶轮三维模型的建立：根据产品要求，使用常规的通用建模软件：pro/engineer、UG画出立体的涡轮叶轮三维模型，并且考虑到铸造收缩按2.3%比例将模型放大；
(2)将以上三维模型STL格式文件导入快速成型设备的计算机系统内，参照涡轮叶轮的具体尺寸及形状确定烧结底面、壁厚、坐标系原点等烧结参数，并且按照0.15mm进行切片处理后，按如下的工艺参数进行聚苯乙烯塑料材质的粉末激光烧结，聚苯乙烯塑料材质烧结粉粒度选择160目， 重要的工艺参数设定如下：激光的扫描速度设定为n=2000 mm/s，铺粉的速度n＝206 mm/s，涡轮的烤底温度：116℃，时间24分钟，供料裕量：0.04mm,转换因子：144，激光功率：13kw；
(3)开始烧结后，每烧14层烤底温度下降5℃，当温度降到55℃时不再下降，并一直保持恒温到烧结完成，烧结完成后在1小时内把温度缓慢降至室温即可取出烧结涡轮件；
(4)烧结完成后清理浮粉，以利于精度和表面粗糙度的有效控制；
(5)沾蜡处理：将低温石蜡加热78℃后，将烧结的聚苯乙烯塑料材质的涡轮叶轮首先进行第一次沾蜡，放置15分钟后，再次将低温石蜡加热到81℃进行第二次沾蜡，其后放置3.5小时进行修磨处理，以提高其表面的光洁度及尺寸精度；
(6)涡轮叶轮的精密铸造，采用常规的真空铸造，完成国标K418材料高温耐热合金涡轮叶轮的浇铸。

Claims (1)

1.一种增压器涡轮叶轮的快速制造方法，其特征是：其工艺步骤为:
涡轮叶轮三维模型的建立：根据产品要求，使用常规的通用建模软件：pro/engineer、UG画出立体的涡轮叶轮三维模型，并且考虑到铸造收缩按2.3%比例将模型放大；
将以上三维模型STL格式文件导入快速成型设备的计算机系统内，参照涡轮叶轮的具体尺寸及形状确定烧结底面、壁厚、坐标系原点等烧结参数，并且按照0.15mm进行切片处理后，按如下的工艺参数进行聚苯乙烯塑料材质的粉末激光烧结，聚苯乙烯塑料材质烧结粉粒度选择160目， 重要的工艺参数设定如下：激光的扫描速度设定为n=2000 mm/s，铺粉的速度n＝206 mm/s，涡轮的烤底温度：116℃，时间24分钟，供料裕量：0.04mm,转换因子：144，激光功率：13kw；
开始烧结后，每烧14层烤底温度下降5℃，当温度降到55℃时不再下降，并一直保持恒温到烧结完成，烧结完成后在1小时内把温度缓慢降至室温即可取出烧结涡轮件；
烧结完成后清理浮粉，以利于精度和表面粗糙度的有效控制；
沾蜡处理：将低温石蜡加热78℃后，将烧结的聚苯乙烯塑料材质的涡轮叶轮首先进行第一次沾蜡，放置15分钟后，再次将低温石蜡加热到81℃进行第二次沾蜡，其后放置3.5小时进行修磨处理，以提高其表面的光洁度及尺寸精度；
涡轮叶轮的精密铸造，采用常规的真空铸造，完成国标K418材料高温耐热合金涡轮叶轮的浇铸。
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