CN103526124B

CN103526124B - 一种新型高耐热涡轮增压器密封环及其制备方法

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Publication number: CN103526124B
Application number: CN201310513289.2A
Authority: CN
Inventors: 李珍计; 李文锋; 黄优良
Original assignee: Pingxiang Sunshine Machinery & Electronic Co Ltd
Current assignee: Pingxiang Sunshine Machinery & Electronic Co Ltd
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2033-10-28
Also published as: CN103526124A

Abstract

一种新型高耐热涡轮增压器密封环，其化学组分质量百分比为C：≤0.8%，Mn：≤0.35%，Si：≤0.35%，Cr：17.0～21.0%，Co：≤1.0%，Al：0.2～0.8%，Ti：0.65～1.15%，Mo：2.8～3.3%，P：≤0.015%，S：≤0.015%，Cu：≤0.3%，Ni：50.0～55.0%，B：0.002～0.006%，Nb+Ta：4.75～5.5%和余量的Fe。本发明所述密封环耐热、耐磨且耐腐蚀，热稳定性能好，在高温状态下能够保持可靠弹性和硬度，且自由开口消失率小于80%，无透光现象；适用于高温高转速的汽油机涡轮增压器。

Description

一种新型高耐热涡轮增压器密封环及其制备方法

技术领域

本发明涉及增压器密封环技术领域，尤其涉及一种新型高耐热涡轮增压器密封环及其制备方法。

背景技术

密封环是涡轮增压器上重要零件之一，因其长期工作在高温及发动机尾气中，且需要在高速运转下连续工作，易失去弹性，被腐蚀或过度磨损后的密封环会失去密封作用，进而造成增压器漏油、漏气，导致增压器工作不稳定，直接影响内燃机的工作性能；因此密封环的材料直接影响其性能好坏，因其工作环境要求材料必须耐热，耐磨且耐腐蚀，热稳定性能好。然而，现有市场上密封环主要有3Cr13不锈钢密封环、铬钼密封环和钨钼密封环，其中3Cr13不锈钢密封环耐热温度为400℃，铬钼密封环耐热温度为450℃，钨钼密封环耐热温度为500℃，因耐热温度低，只能用于柴油内燃机的涡轮增压器，而不能用于高温高转速的汽油机涡轮增压器。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种新型高耐热涡轮增压器密封环及其制备方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种新型高耐热涡轮增压器密封环，其化学组分包括C、Mn、Si、Cr、Co、Al、Ti、Mo、P、S、Cu、Ni、B、Nb+Ta、Fe；所述化学组分质量百分比为C：≤0.8%，Mn：≤0.35%，Si：≤0.35%，Cr：17.0～21.0%，Co：≤1.0%，Al：0.2～0.8%，Ti：0.65～1.15%，Mo：2.8～3.3%，P：≤0.015%，S：≤0.015%，Cu：≤0.3%，Ni：50.0～55.0%，B：0.002～0.006%，Nb+Ta：4.75～5.5%和余量的Fe。

一种新型高耐热涡轮增压器密封环的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照上述化学组分C、Mn、Si、Cr、Co、Al、Ti、Mo、P、S、Cu、Ni、B、Nb+Ta、Fe，采购铸钢生铁、硅铁、铬铁、钼铁、锰铁、镍铁、钛铁铸造成胚料，而后将胚料送入燃烧炉内逐步升温至715～725℃，保温9.8～10.2小时后均匀降温至600～640℃，再保温9.8～10.2小时后空冷，即得密封环制备原料，通过调整胚料热处理的温度进而调整密封环制备原料的硬度；

（2）采用3Cr13不锈钢材质制成所需规格的密封环样品，再通过仿形测量密封环样品的外形尺寸，即得密封环样品在自由状态下的不规则仿型外形迹线，然后在密封环样品的外圆和内孔迹线上增加精加工所需损耗的长度即得仿形图；

（3）将步骤（2）中所得仿形图输入线切割机建模，而后启动线切割机按照仿形图对步骤（1）中所得密封环制备原料进行线切割加工切片得密封环初品，在加工过程中密封环初品的自由开口随线切割生成；

（4）将步骤（3）所得密封环初品进行内外圆磨削，再通过双面研磨制成密封环成品；

（5）按设计要求对步骤（4）中制成的密封环成品进行100%透光、尺寸、自由开口检验合格后，包装入库。

在本发明中，所述步骤（1）中密封环制备原料的硬度为HRC47-50。

在本发明中，所述步骤（2）中密封环样品的外圆和内孔迹线上增加的精加工损耗长度为0.1mm，相当于增加密封环样品直径0.1mm。

在本发明中，所述步骤（3）中自由开口尺寸为密封环成品所需的尺寸。

在本发明中，所述化学组分中C、Mn、Si、Co、P、S、Cu的质量百分比不为零。

在本发明中，所述高耐热温度为550℃以上。

在本发明中，因没有合适的热处理工艺对本发明所述的密封环进行定型和定自由开口，所以在制作此种高耐热材质的密封环时，采用反向工程由实物反求线切割图形，利用3Cr13不锈钢材质制成所需规格的密封环样品，再通过仿形测量密封环样品的外形尺寸，得密封环样品在自由状态下的不规则仿型外形迹线，然后在密封环样品的外圆和内孔迹线上增加精加工所需损耗的长度得到仿形图，仿形图为在“密封环样品在自由状态下的不规则仿型外形迹线上增加精加工所需损耗的长度所得到线切割图形”，从不规则仿型外形迹线转化而来，最后将仿形图输入线切割机建模，线切割机按照仿形图进行线切割，在加工过程中成品的自由开口随线切割生成，得到本发明所述的密封环成品；通过反向工程由实物反求线切割图形，可有效降低生产成本，减少胚料的浪费，提高生产效率，同时可根据需求实时调整密封环的自由开口，生产出不同型号的密封环。

有益效果：本发明所述密封环耐热、耐磨且耐腐蚀，热稳定性能好，在高温状态下能够保持可靠弹性和硬度，且自由开口消失率小于80%，无透光现象，可确保增压器在600℃工作温度时保持密封环的热弹性和气密性，适用于高温高转速的汽油机涡轮增压器；同时通过反向工程由实物反求线切割图形，可有效降低生产成本，减少胚料的浪费，提高生产效率，并可根据需求实时调整密封环的自由开口，生产出不同型号的密封环，提高企业竞争力。

附图说明

图1为本发明具体实施例的仿形图。

图2为本发明具体实施例的成品图。

图例说明：1、自由开口；2、外圆；3、内孔。

具体实施方式

下面通过以下具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

一种本发明的新型高耐热涡轮增压器密封环，其化学组分包括C、Mn、Si、Cr、Co、Al、Ti、Mo、P、S、Cu、Ni、B、Nb+Ta、Fe；所述化学组分质量为C：0.8kg，Mn：0.35kg，Si：0.35kg，Cr：17.0kg，Co：1.0kg，Al：0.2kg，Ti：0.65kg，Mo：2.8kg，P：0.015kg，S：0.015kg，Cu：0.3kg，Ni：50.0kg，B：0.002kg，Nb+Ta：4.75kg，Fe: 21.768kg。

本实施例的上述新型高耐热涡轮增压器密封环的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照上述化学组分C、Mn、Si、Cr、Co、Al、Ti、Mo、P、S、Cu、Ni、B、Nb+Ta、Fe，采购铸钢生铁、硅铁、铬铁、钼铁、锰铁、镍铁、钛铁铸造成胚料，而后将胚料送入燃烧炉内逐步升温（每小时升温50℃）至715℃，保温9.8小时后均匀降温（每小时降温50℃）至600℃，再保温9.8小时后空冷，即得密封环制备原料，通过调整胚料热处理的温度进而调整密封环制备原料的硬度，密封环制备原料硬度为HRC47-50；

（2）采用3Cr13不锈钢材质制成所需规格的密封环样品，再通过仿形测量密封环样品的外形尺寸，即得密封环样品在自由状态下的不规则仿型外形迹线，然后再增加密封环样品直径0.1mm即得仿形图（参见图1）；

（4）将步骤（3）所得密封环初品进行内外圆磨削，再通过双面研磨制成密封环成品（参见图2）；

实施例2

一种本发明的新型高耐热涡轮增压器密封环，其化学组分包括C、Mn、Si、Cr、Co、Al、Ti、Mo、P、S、Cu、Ni、B、Nb+Ta、Fe；所述化学组分质量为C：0.6kg，Mn：0.3kg，Si：0.3kg，Cr：20.0kg，Co：0.8kg，Al：0.4kg，Ti：1.0kg，Mo：3.0kg，P：0.01kg，S：0.01kg，Cu：0.2kg，Ni：53.0kg，B：0.004kg，Nb+Ta：5.0kg，Fe: 15.376kg。

（1）按照上述化学组分C、Mn、Si、Cr、Co、Al、Ti、Mo、P、S、Cu、Ni、B、Nb+Ta、Fe，采购铸钢生铁、硅铁、铬铁、钼铁、锰铁、镍铁、钛铁铸造成胚料，而后将胚料送入燃烧炉内逐步升温（每小时升温50℃）至720℃，保温10小时后均匀降温（每小时降温50℃）至620℃，再保温10小时后空冷，即得密封环制备原料，通过调整胚料热处理的温度进而调整密封环制备原料的硬度，密封环制备原料硬度为HRC47-50；

实施例3

一种本发明的新型高耐热涡轮增压器密封环，其化学组分包括C、Mn、Si、Cr、Co、Al、Ti、Mo、P、S、Cu、Ni、B、Nb+Ta、Fe；所述化学组分质量为C：0.4kg，Mn：0.2kg，Si：0.2kg，Cr：21.0kg，Co：0.6kg，Al：0.8kg，Ti：1.15kg，Mo：3.3kg，P：0.015kg，S：0.015kg，Cu：0.3kg，Ni：55.0kg，B：0.006kg，Nb+Ta：5.5kg，Fe: 11.514kg。

（1）按照上述化学组分C、Mn、Si、Cr、Co、Al、Ti、Mo、P、S、Cu、Ni、B、Nb+Ta、Fe，采购铸钢生铁、硅铁、铬铁、钼铁、锰铁、镍铁、钛铁铸造成胚料，而后将胚料送入燃烧炉内逐步升温（每小时升温50℃）至725℃，保温10.2小时后均匀降温（每小时降温50℃）至640℃，再保温10.2小时后空冷，即得密封环制备原料，通过调整胚料热处理的温度进而调整密封环制备原料的硬度，密封环制备原料硬度为HRC47-50；

按照上述实施例1～3制成的高耐热涡轮增压器密封环，与现有不同材质密封环对比实验表如表1所示。（升温至所设定温度保温6小时空冷后测试）

表1高耐热涡轮增压器密封环与不同材质密封环对比实验表

注：3Cr13为不锈钢密封环，CrMo为铬钼密封环，W-Mo为钨钼铬钒密封环，Inconel718为高耐热涡轮增压器密封环。

从表1中可看出：

1、在400℃环境下，3Cr13、CrMo及W-Mo3种产品均能保持可靠弹性；

2、在450℃环境下，3Cr13弹性失效，CrMo和W-Mo能保持可靠弹性及硬度；

3、在500℃环境下，3Cr13和CrMo弹性失效，Inconel718和W-Mo能保持可靠弹性和硬度；

4、在600℃环境下，W-Mo失效，Inconel718能保持可靠弹性和硬度，且自由开口消失率小于80%，无透光现象，可确保增压器在600℃工作温度时保持密封环的热弹性和气密性。

Claims

1.一种高耐热涡轮增压器密封环的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）密封环的化学组分包括C、Mn、Si、Cr、Co、Al、Ti、Mo、P、S、Cu、Ni、B、Nb+Ta、Fe；所述化学组分质量百分比为C：≤0.8%，Mn：≤0.35%，Si：≤0.35%，Cr：17.0～21.0%，Co：≤1.0%，Al：0.2～0.8%，Ti：0.65～1.15%，Mo：2.8～3.3%，P：≤0.015%，S：≤0.015%，Cu：≤0.3%，Ni：50.0～55.0%，B：0.002～0.006%，Nb+Ta：4.75～5.5%和余量的Fe，按照上述化学组分C、Mn、Si、Cr、Co、Al、Ti、Mo、P、S、Cu、Ni、B、Nb+Ta、Fe，采购铸钢生铁、硅铁、铬铁、钼铁、锰铁、镍铁、钛铁铸造成胚料，而后将胚料送入燃烧炉内逐步升温至715～725℃，保温9.8～10.2小时后均匀降温至600～640℃，再保温9.8～10.2小时后空冷，即得密封环制备原料，通过调整胚料热处理的温度进而调整密封环制备原料的硬度；

（4）将步骤（3）所得密封环初品进行内外圆磨削，再通过双面研磨制成密封环成品。

2.根据权利要求1所述的一种高耐热涡轮增压器密封环的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中密封环制备原料的硬度为HRC47-50。

3.根据权利要求1所述的一种高耐热涡轮增压器密封环的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中密封环样品的外圆和内孔迹线上增加的精加工损耗长度为0.1mm。

4.根据权利要求1所述的一种高耐热涡轮增压器密封环的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中自由开口尺寸为密封环成品所需的尺寸。