CN103831313A

CN103831313A - 一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法

Info

Publication number: CN103831313A
Application number: CN201210488476.5A
Authority: CN
Inventors: 和优锋; 朱强; 李大全; 张帆; 杨福宝
Original assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Current assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-04

Abstract

本发明涉及一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法，属精密压铸和半固态触变成形技术领域。将采用半固态坯料生产压叶轮的压余加工成凸台，作为生产压叶轮原始坯料的底部，重新组合得到压叶轮生产用坯料；将组合得到的压叶轮生产用坯料加热至半固态温度区间，固相分数达到55~65%，得半固态坯料；将所得半固态坯料转移至半固态压铸机中，进行半固态触变压铸成形。本发明充分利用现有半固态触变压铸压叶轮的压余，通过对其做简单的机加工处理，与原始的半固态坯料结合，重新作为新的触变成形用半固态坯料生产压叶轮，其显微组织及力学性能测试均满足要求。半固态坯料的利用率提高一倍，产品原材料成本可降低约50%左右。

Description

一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法

技术领域

本发明涉及一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法，属于精密压铸和半固态触变成形技术领域。

背景技术

涡轮增压技术可以提高汽车发动机功率、降低能耗和减少排放，是目前实现汽车工业节能减排目标最有效的手段之一。压叶轮是汽车涡轮增压器的核心零部件，其性能直接决定了涡轮增压发动机的节能减排效果、使用寿命和可靠性。

目前，涡轮增压器用铝合金压叶轮的制造方法主要有三种：一种是采用传统的真空吸铸方法；第二种是通过对半连续铸造棒材进行挤压+锻造+机加工；第三种是半固态触变压铸成形。

传统的真空吸铸制造压叶轮的方法存在的不足之处在于：由于不可避免存在铸造缺陷（如缩松、缩孔及氧化物夹杂），使得产品的疲劳寿命较低；采用挤压+锻造+机加工的方法制造的压叶轮产品质量较高，但生产制作成本非常高，主要用于高端车辆用涡轮增压器中；采用半固态触变压铸成形生产的压叶轮产品质量与第二种方法制造的压叶轮相当，其制造成本比第二种方法低，但远高于第一种铸造方法，性价比不高。其中，制约其成本的主要原因是半固态坯料的成本，且触变成形生产压叶轮的坯料使用率仅为10%左右。因此，必须充分利用触变压铸后的90%左右的压余材料，使其可以作为原始坯料的一部分，以便提高坯料的使用率，降低压叶轮生产中原材料的成本。

因此，提供一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法就成为该技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提高半固态坯料的使用率，充分利用触变成形后的压余，降低半固态触变精密成形压叶轮的制造成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法，其步骤如下：

（1）将采用半固态坯料生产压叶轮的压余加工成凸台，作为生产压叶轮原始坯料的底部，重新组合得到压叶轮生产用坯料；

（2）将步骤（1）组合得到的压叶轮生产用坯料加热至半固态温度区间，固相分数达到55~65w%，得半固态坯料；

（3）将步骤（2）所得半固态坯料转移至半固态压铸机中，进行半固态触变压铸成形，得到压叶轮。

一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤（1）中所述凸台与原始坯料之间的连接方式为间隙配合或者螺纹连接。

本发明采用半固态坯料生产压叶轮所产生的压余加工成一定尺寸要求的凸台，以取代原始的半固态坯料的底部，重新组合成压叶轮生产用半固态坯料，按照相同的二次加热及触变压铸工艺进行压叶轮生产，获得相同质量的压铸件。

由于压叶轮产品服役条件的特殊性，目前现有的半固态触变压铸生产压叶轮的坯料利用率仅为10%左右，90%的压余都作为废料处理，导致产品生产成本较高。本发明充分利用现有半固态压铸压叶轮的压余，通过对其做简单的机加工处理，与原始的半固态坯料结合，重新作为新的触变成形用半固态坯料，采用相同的二次加热和触变压铸工艺生产压叶轮，坯料的利用率可以达到20%左右，产品原材料成本可降低约50%左右。

下面通过附图和具体实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1为现有的半固态触变成形的压叶轮产品及压余的示意图。

图2-1和图2-2分别为本发明原始坯料和凸台组合前及组合后的示意图。

图3为本发明实施例半固态触变压铸后制件的整个剖面的表面荧光探伤。

图4为图3中部位1的显微组织。

具体实施方式

实施例1

本发明提供的一种低成本半固态触变精密成形压叶轮生产方法，包括以下步骤：

步骤1，将采用半固态坯料生产压叶轮的压余加工成一定尺寸要求的凸台，尽可能减少机加工的量，以降低机加工所带来的成本增加。将机加工后的压余作为原始坯料的底部，重新组合成压叶轮生产用坯料；如图2-1和图2-2所示，分别为本发明原始坯料和凸台组合前及组合后的示意图，图中A为原始坯料，B为凸台，即机加工后的压余，凸台的形状与原始坯料的形状相适应，凸台与原始坯料之间为上下叠置，间隙配合，C为组合后的坯料。

步骤2，将组合后的坯料放入中频感应加热设备加热至半固态温度区间，固相分数达到60w%左右。

步骤3，采用专用的夹具将坯料转移至半固态压铸机中，进行半固态触变压铸成形。

步骤4，取出成形模具中的制件。

实施例2

与实施例1的区别为：机加工后的压余（凸台）与原始坯料的连接为螺纹连接，这样可以便于二次加热中坯料的倾倒和转移，其它与实施例1相同。

图1为现有的半固态触变成形的压叶轮产品及压余，图中a为压叶轮产品，b为压余，压余重量达到坯料的90w%左右，利用率仅为10w%左右。

图2-1和图2-2分别为本发明原始坯料和凸台组合前及组合后的示意图，图中A为原始坯料，B为凸台，C为组合后的坯料。

图3为本发明实施例1半固态触变压铸后制件的整个剖面的表面荧光探伤，图中部位1为少量缩松的位置，未进入压叶轮产品内部。进行显微组织观察及力学性能测试均满足要求，如图4所示，为图3中部位1的显微组织。由此可见，本发明将压余机加工后与原始的半固态坯料组合，作为半固态触变压铸成形压叶轮的坯料，能提高半固态坯料的使用率，充分利用触变成形后的压余，降低半固态触变精密成形压叶轮的生产成本，坯料的利用率可以达到20%左右。

本发明充分利用现有半固态触变压铸压叶轮的压余，通过对其做简单的机加工处理，与原始坯料结合，重新作为新的触变成形用半固态坯料，采用相同的二次加热和触变压铸工艺生产压叶轮，其显微组织及力学性能测试均满足要求。半固态坯料的利用率较现有生产方法提高一倍，产品原材料成本可降低约50%左右。

Claims

1.一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法，其步骤如下：

（2）将组合得到的压叶轮生产用坯料加热至半固态温度区间，固相分数达到55~65%，得半固态坯料；

（3）将所得半固态坯料转移至半固态压铸机中，进行半固态触变压铸成形。

2.根据权利要求1所述的低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法，其特征在于：所述凸台与原始坯料之间为间隙配合或者螺纹连接。