CN106734867A - 一种涡轮增压器叶轮模具的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涡轮增压器叶轮模具的制备方法，具体步骤如下：步骤一，配置原料；步骤二，利用计算机建立涡轮增压器叶轮的三维模型；步骤三，加工样轮；步骤四，浇注，得到模型；步骤五，喷涂；步骤六，填充修整，即可得到成品。本发明制备工艺简单，生产成本低，大大缩短了现有汽车模具的生产周期，制作出的模具的使用强度好，耐磨性和使用韧性好，大大提高了产品的使用寿命，适用范围广。

Description

一种涡轮增压器叶轮模具的制备方法
技术领域
本发明涉及一种模具的制作工艺，具体是一种涡轮增压器叶轮模具的制备方法。
背景技术
随着经济的发展和人们生活水平的提高，越来越多的人拥有了自己的私家车，汽车已经成为人们的一种日常交通工具。汽车是本身具有动力得以驱动，不须依轨道或电力架设，得以机动行驶的车辆。汽车按照用途分类，可以分为普通运输汽车、专用汽车和特殊用途汽车，普通运输汽车包括轿车、客车和货车，专用汽车包括作业型专用汽车和运输型专用汽车，特殊用途汽车包括竞赛汽车和娱乐汽车。随着工业化的发展，人们都是采用分装组合的方式生产汽车：即通过模具制作汽车的各个零件，然后将各个零件装配在一起。汽车模具是制作汽车零件的重要工具，汽车模具就是冲制汽车车身上所有冲压件的模具的总称。随着人们对于汽车的使用安全性和使用寿命要求的不断提高，人们对于汽车模具的要求也不断提高。近年来，随着国内汽车制造工业的飞速发展，我国的汽车模具行业发展十分迅速，取得了很大的进步，但是与国外汽车模具制造先进水平相比，仍存在明显差距。由于汽车模具制造在技术要求及产品质量上的要求越来越高，在技术要求更加严格的外资企业的强有力的竞争下，国内的汽车模具制造业所面临的压力也与日俱增。涡轮增压器叶轮是涡轮增压器的重要部件，决定涡轮增压器的性能，现有的涡轮增压器叶轮模具虽然可以制造涡轮增压器叶轮，但是使用强度差、耐磨性差和制作周期长是涡轮增压器叶轮模具的致命伤，这就需要生产厂家更换模具的次数增加，降低了生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涡轮增压器叶轮模具的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种涡轮增压器叶轮模具的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，配置原料：将环氧树脂25-42重量份、棕刚玉8-17重量份和环氧树脂固化剂4-8重量份混合并且搅拌，搅拌过程中加入玻璃纤维0.5-2重量份、石膏粉3-6重量份和石榴石粉5-10重量份，完全加入完毕后，在常温下搅拌机以200-360rpm的转速搅拌60-90分钟，得到混合浆料；
步骤二，利用计算机建立涡轮增压器叶轮的三维模型：叶轮叶型的设计通过正向或逆向设计得到叶轮的叶片数据，通过三维设计软件完成叶轮三维模型的设计，设计模型时需考虑后续铸造的收缩率、涂层和填充材料；
步骤三，加工样轮：采用机床加工表面光洁和叶片尺寸精度高的铝合金样轮；
步骤四，浇注：采用混合浆料平稳的将样轮包裹，再用可腐蚀铝合金的腐蚀液将铝样轮熔化，对成型后的制品内外表面用砂纸打磨精细，得到模型；
步骤五，喷涂：将脱模剂均匀地涂在模型内腔表面，并使其干燥成膜，待脱模剂干燥以后，在喷涂参数情况下，在模型上喷涂金属，涂层的厚度为1.5-2.2mm；
步骤六，填充修整：将填充材料注入模型内，填充材料的厚度为0.5-1mm，将残余的金属涂层表面的脱模剂清洗干净，然后对模具表面进行整修和抛光，即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：环氧树脂、棕刚玉和环氧树脂固化剂在常温下以150-240rpm的转速搅拌。
作为本发明进一步的方案：加工样轮采用高速五轴联动机床加工。
作为本发明进一步的方案：喷涂的参数为电压36V，电流为85-95A，距离为120-140mm，角度为45-58度，气压为0.5-0.6MPa。
作为本发明进一步的方案：填充材料包括铝粉、铁粉和环氧树脂，铝粉、铁粉和环氧树脂的重量之比为3-5∶1-3∶10-15。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备工艺简单，生产成本低，大大缩短了现有汽车模具的生产周期，制作出的模具的使用强度好，耐磨性和使用韧性好，大大提高了产品的使用寿命，适用范围广。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种涡轮增压器叶轮模具的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，配置原料：将环氧树脂25重量份、棕刚玉8重量份和环氧树脂固化剂4重量份混合并且常温下以150rpm的转速搅拌，搅拌过程中加入玻璃纤维1重量份、石膏粉4重量份和石榴石粉5重量份，完全加入完毕后，在常温下搅拌机以240rpm的转速搅拌60分钟，得到混合浆料；
步骤二，利用计算机建立涡轮增压器叶轮的三维模型：叶轮叶型的设计通过正向或逆向设计得到叶轮的叶片数据，通过三维设计软件完成叶轮三维模型的设计，设计模型时需考虑后续铸造的收缩率、涂层和填充材料；
步骤三，加工样轮：采用机床加工表面光洁和叶片尺寸精度高的铝合金样轮；
步骤四，浇注：采用混合浆料平稳的将样轮包裹，再用可腐蚀铝合金的腐蚀液将铝样轮熔化，对成型后的制品内外表面用砂纸打磨精细，得到模型；
步骤五，喷涂：将脱模剂均匀地涂在模型内腔表面，并使其干燥成膜，待脱模剂干燥以后，在喷涂参数情况下，在模型上喷涂金属，涂层的厚度为1.5mm；
步骤六，填充修整：将填充材料注入模型内，填充材料的厚度为0.5mm，将残余的金属涂层表面的脱模剂清洗干净，然后对模具表面进行整修和抛光，即可得到成品。
实施例2
一种涡轮增压器叶轮模具的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，配置原料：将环氧树脂33重量份、棕刚玉11重量份和环氧树脂固化剂5重量份混合并且常温下以190rpm的转速搅拌，搅拌过程中加入玻璃纤维1.3重量份、石膏粉4.5重量份和石榴石粉8重量份，完全加入完毕后，在常温下搅拌机以280rpm的转速搅拌75分钟，得到混合浆料；
步骤二，利用计算机建立涡轮增压器叶轮的三维模型：叶轮叶型的设计通过正向或逆向设计得到叶轮的叶片数据，通过三维设计软件完成叶轮三维模型的设计，设计模型时需考虑后续铸造的收缩率、涂层和填充材料；
步骤三，加工样轮：采用高速五轴联动机床加工表面光洁和叶片尺寸精度高的铝合金样轮；
步骤四，浇注：采用混合浆料平稳的将样轮包裹，再用可腐蚀铝合金的腐蚀液将铝样轮熔化，对成型后的制品内外表面用砂纸打磨精细，得到模型；
步骤五，喷涂：将脱模剂均匀地涂在模型内腔表面，并使其干燥成膜，待脱模剂干燥以后，在喷涂参数情况下，在模型上喷涂金属，涂层的厚度为1.9mm；
步骤六，填充修整：将填充材料注入模型内，填充材料的厚度为0.7mm，将残余的金属涂层表面的脱模剂清洗干净，然后对模具表面进行整修和抛光，即可得到成品。
实施例3
一种涡轮增压器叶轮模具的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，配置原料：将环氧树脂37重量份、棕刚玉14重量份和环氧树脂固化剂7重量份混合并且搅拌，搅拌过程中加入玻璃纤维1.5重量份、石膏粉5重量份和石榴石粉9重量份，完全加入完毕后，在常温下搅拌机以320rpm的转速搅拌70分钟，得到混合浆料；
步骤二，利用计算机建立涡轮增压器叶轮的三维模型：叶轮叶型的设计通过正向或逆向设计得到叶轮的叶片数据，通过三维设计软件完成叶轮三维模型的设计，设计模型时需考虑后续铸造的收缩率、涂层和填充材料；
步骤三，加工样轮：采用高速五轴联动机床加工表面光洁和叶片尺寸精度高的铝合金样轮；
步骤四，浇注：采用混合浆料平稳的将样轮包裹，再用可腐蚀铝合金的腐蚀液将铝样轮熔化，对成型后的制品内外表面用砂纸打磨精细，得到模型；
步骤五，喷涂：将脱模剂均匀地涂在模型内腔表面，并使其干燥成膜，待脱模剂干燥以后，在喷涂参数情况下，在模型上喷涂金属，喷涂的参数为电压36V，电流为85A，距离为120mm，角度为45度，气压为0.5MPa，涂层的厚度为1.5mm；
步骤六，填充修整：将填充材料注入模型内，填充材料的厚度为0.8mm，将残余的金属涂层表面的脱模剂清洗干净，然后对模具表面进行整修和抛光，即可得到成品。
实施例4
一种涡轮增压器叶轮模具的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，配置原料：将环氧树脂42重量份、棕刚玉17重量份和环氧树脂固化剂8重量份混合并且常温下以240rpm的转速搅拌，搅拌过程中加入玻璃纤维2重量份、石膏粉6重量份和石榴石粉10重量份，完全加入完毕后，在常温下搅拌机以360rpm的转速搅拌80分钟，得到混合浆料；
步骤二，利用计算机建立涡轮增压器叶轮的三维模型：叶轮叶型的设计通过正向或逆向设计得到叶轮的叶片数据，通过三维设计软件完成叶轮三维模型的设计，设计模型时需考虑后续铸造的收缩率、涂层和填充材料；
步骤三，加工样轮：采用高速五轴联动机床加工表面光洁和叶片尺寸精度高的铝合金样轮；
步骤四，浇注：采用混合浆料平稳的将样轮包裹，再用可腐蚀铝合金的腐蚀液将铝样轮熔化，对成型后的制品内外表面用砂纸打磨精细，得到模型；
步骤五，喷涂：将脱模剂均匀地涂在模型内腔表面，并使其干燥成膜，待脱模剂干燥以后，在喷涂参数情况下，在模型上喷涂金属，喷涂的参数为电压36V，电流为92A，距离为130mm，角度为54度，气压为0.6MPa，涂层的厚度为2.2mm；
步骤六，填充修整：将填充材料注入模型内，填充材料包括铝粉、铁粉和环氧树脂，铝粉、铁粉和环氧树脂的重量之比为3∶2∶14，填充材料的厚度为1mm，将残余的金属涂层表面的脱模剂清洗干净，然后对模具表面进行整修和抛光，即可得到成品。
对比例
除不采用喷涂，对比例1的其余组分与步骤与实施例2相同。
将实施例1-4的产品、对比例1的产品和现有模具生产汽车零件进行试验，试验结果见表1。
表1
从表1可以看出，实施例1-4的产品在抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率、断面收缩率和常温下的冲击韧性均优于对比例1的产品以及现有模具的性能，因此实施例1-4的产品在使用强度和耐磨性上均优于对比例1的产品以及现有模具，实施例1-4的产品的生产周期大大短于现有模具的生产周期，可以提高生产厂家的生产效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种涡轮增压器叶轮模具的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，配置原料：将环氧树脂25-42重量份、棕刚玉8-17重量份和环氧树脂固化剂4-8重量份混合并且搅拌，搅拌过程中加入玻璃纤维0.5-2重量份、石膏粉3-6重量份和石榴石粉5-10重量份，完全加入完毕后，在常温下搅拌机以200-360rpm的转速搅拌60-90分钟，得到混合浆料；
步骤二，利用计算机建立涡轮增压器叶轮的三维模型：叶轮叶型的设计通过正向或逆向设计得到叶轮的叶片数据，通过三维设计软件完成叶轮三维模型的设计，设计模型时需考虑后续铸造的收缩率、涂层和填充材料；
步骤三，加工样轮：采用机床加工表面光洁和叶片尺寸精度高的铝合金样轮；
步骤四，浇注：采用混合浆料平稳的将样轮包裹，再用可腐蚀铝合金的腐蚀液将铝样轮熔化，对成型后的制品内外表面用砂纸打磨精细，得到模型；
步骤五，喷涂：将脱模剂均匀地涂在模型内腔表面，并使其干燥成膜，待脱模剂干燥以后，在喷涂参数情况下，在模型上喷涂金属，涂层的厚度为1.5-2.2mm；
步骤六，填充修整：将填充材料注入模型内，填充材料的厚度为0.5-1mm，将残余的金属涂层表面的脱模剂清洗干净，然后对模具表面进行整修和抛光，即可得到成品。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器叶轮模具的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂、棕刚玉和环氧树脂固化剂在常温下以150-240rpm的转速搅拌。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器叶轮模具的制备方法，其特征在于，所述加工样轮采用高速五轴联动机床加工。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器叶轮模具的制备方法，其特征在于，所述喷涂的参数为电压36V，电流为85-95A，距离为120-140mm，角度为45-58度，气压为0.5-0.6MPa。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压器叶轮模具的制备方法，其特征在于，所述填充材料包括铝粉、铁粉和环氧树脂，铝粉、铁粉和环氧树脂的重量之比为3-5∶1-3∶10-15。
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