CN108856655A - 一种竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺，具体包括以下步骤：（1）选用Mar‑M247作为原材料，加工成底面直径为40‑80mm、重1.0‑3.0kg的圆柱形母合金；（2）将圆柱形母合金在真空度小于10Pa，温度在1400‑1600℃熔化；（3）步骤三：模具制备；（4）将（3）熔化的Mar‑M247液体从模具浇口端浇入制备好的高强度陶瓷壳型腔形成铸件；（5）通过喷砂去掉铸件表面的陶瓷壳；（6）将铸件放置在热等静压炉中，充入惰性气体，在压力110‑120MPa，温度1100‑1300℃环境下进行5‑8h热等静压处理。

Description

一种竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺。
背景技术
涡轮是汽车增压器中的核心部件，尤其是竞技赛车增压用途的涡轮,因为要求重量轻,以减小转动惯量提高响应性；并且其在高温下工作，使用耐高温的高强度材料保证1000℃左右的工作温度下的可靠性,所以一般使用碳纤维或者陶瓷材料，而且涡轮铸件的精度要求高，内部质量要求也很严格，使得制造成本提高，周期变长,经济性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提供一种竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：一种竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：选用Mar-M247作为原材料，加工成底面直径为40-80mm、重1.0-3.0kg的圆柱形母合金；
步骤二：将圆柱形母合金加入到真空感应快熔炉，在真空度小于10Pa，温度在1400-1600℃熔化；
步骤三：模具制备：
a.按照所需加工的混流涡轮设计的三维模型开设精密铸造涡轮蜡模模具，模具结构为一模一腔；
b．采用50吨压力的射蜡机，注射50℃-80℃的熔融蜡料进涡轮蜡模模具形成涡轮蜡模；
c.将冷却后的涡轮蜡模从涡轮焊接端组焊在蜡模浇口上形成蜡模组树；
d.采用锆英粉浆料在蜡模组树外面形成厚5-10mm的陶瓷壳；
e.采用100-200℃高温蒸汽脱去陶瓷壳里面的涡轮蜡模，形成空的陶瓷壳型腔；
f.将空的陶瓷壳放置在焙烧炉中，在1000-1300℃间焙烧60-100min，形成内部干净的高强度陶瓷壳型腔；
步骤四: 将步骤三熔化的Mar-M247 液体从浇口浇入高温焙烧后的高强度陶瓷壳型腔形成铸件, 其浇铸时间为2-8s；
步骤五：通过喷砂去掉铸件表面的陶瓷壳；
步骤六：将铸件放置在热等静压炉中，充入惰性气体，在压力110-120MPa ，温度1100-1300℃环境下进行5-8h热等静压处理。
本发明进一步限定方案：
前述的步骤一中选用直径50mm,重1.5Kg的Mar-M247圆柱形母合金；
前述的步骤二中圆柱形母合金在真空度3Pa，温度在1500℃熔化。
前述的步骤三中空的陶瓷壳放置焙烧炉中，在1200℃间焙烧70min，形成内部干净的高强度陶瓷壳型腔。
前述的步骤四浇铸时间为3s。
前述的步骤六中铸件放置在热等静压炉中，充入惰性气体，在压力120MPa，温度1200℃环境下进行6h热等静压处理。
本发明的有益效果是：本发明采用Mar-M247高温合金材料，提高涡轮的耐高温能力和强度，将冷却后的涡轮蜡模从涡轮焊接端组焊在蜡模浇口上形成蜡模组树，这样便于后序在浇注时从涡轮焊接端浇注，提高部件的强度，采用锆英粉浆料在蜡模组树外面形成厚5-10mm的陶瓷壳，其具有良好的耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，具有优良的化学稳定性；采用高温蒸汽脱去陶瓷壳里面的涡轮蜡模，具有高效环保的优点，将脱蜡后的空的陶瓷壳型腔进行焙烧，焙烧温度为 1000-1300℃，以增强型壳的强度及透气性，焙烧时间为60-100 分钟，这样正好既能烧透，又不过烧，既能保证模壳焙烧质量及强度，又不浪费能源，本发明浇铸时间控制在6-8s，避免溶液与空气接触时间长，影响其强度，容易造成内裂纹缺陷，同时也防止涡轮出现浇不足现象；将铸件放置在热等静压炉中，充入惰性气体，在压力110-120MPa ，温度1100-1300℃环境下进行5-8h热等静压处理，消除铸件内部尺寸大于25um以上的疏松缺陷，本发明在室温拉伸强度大于900MPa，室温拉伸屈服强度大于850MPa，较行业内常用INCO 713C室温拉伸强度大于760MPa，室温拉伸屈服强度大于690MPa，其性能大大提高，能够满足了竞技赛车在性能、可靠性等全部应用要求，并且具有良好的经济性。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：选用Mar-M247作为原材料，加工成底面直径为50mm、重1.5kg的圆柱形母合金；
步骤二：将圆柱形母合金加入到真空感应快熔炉，在真空度3Pa，温度在1500℃熔化；
步骤三：模具制备：
a.按照所需加工的混流涡轮设计的三维模型开设精密铸造涡轮蜡模模具，模具结构为一模一腔；
b．采用50吨压力的射蜡机，注射65℃的熔融蜡料进涡轮蜡模模具形成涡轮蜡模；
c.将冷却后的涡轮蜡模从涡轮焊接端组焊在蜡模浇口上形成蜡模组树；
d.采用锆英粉浆料在蜡模组树外面形成厚8mm的陶瓷壳；
e.采用150℃高温蒸汽脱去陶瓷壳里面的涡轮蜡模，形成空的陶瓷壳型腔；
f.将空的陶瓷壳放置在焙烧炉中，在1200℃间焙烧70min，形成内部干净的高强度陶瓷壳型腔；
步骤四: 将步骤三熔化的Mar-M247 液体从浇口浇入高温焙烧后的高强度陶瓷壳型腔形成铸件, 其浇铸时间为3s；
步骤五：通过喷砂去掉铸件表面的陶瓷壳；
步骤六：将铸件放置在热等静压炉中，充入惰性气体，在压力120MPa ，温度1200℃环境下进行6h热等静压处理。
实施例2
本实施例提供一种竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：选用Mar-M247作为原材料，加工成底面直径为60mm、重2.0kg的圆柱形母合金；
步骤二：将圆柱形母合金加入到真空感应快熔炉，在真空度3Pa，温度在1550℃熔化；
步骤三：模具制备：
a.按照所需加工的混流涡轮设计的三维模型开设精密铸造涡轮蜡模模具，模具结构为一模一腔；
b．采用50吨压力的射蜡机，注射68℃的熔融蜡料进涡轮蜡模模具形成涡轮蜡模；
c.将冷却后的涡轮蜡模从涡轮焊接端组焊在蜡模浇口上形成蜡模组树；
d.采用锆英粉浆料在蜡模组树外面形成厚10mm的陶瓷壳；
e.采用180℃高温蒸汽脱去陶瓷壳里面的涡轮蜡模，形成空的陶瓷壳型腔；
f.将空的陶瓷壳放置在焙烧炉中，在1150℃间焙烧80min，形成内部干净的高强度陶瓷壳型腔；
步骤四: 将步骤三熔化的Mar-M247 液体从浇口浇入高温焙烧后的高强度陶瓷壳型腔形成铸件, 其浇铸时间为4s；
步骤五：通过喷砂去掉铸件表面的陶瓷壳；
步骤六：将铸件放置在热等静压炉中，充入惰性气体，在压力120MPa ，温度1150℃环境下进行5h热等静压处理。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一：选用Mar-M247作为原材料，加工成底面直径为40-80mm、重1.0-3.0kg的圆柱形母合金；
步骤二：将圆柱形母合金加入到真空感应快熔炉，在真空度小于10Pa，温度在1400-1600℃熔化；
步骤三：模具制备：
a.按照所需加工的混流涡轮设计的三维模型开设精密铸造涡轮蜡模模具，模具结构为一模一腔；
b．采用50吨压力的射蜡机，注射50℃-80℃的熔融蜡料进涡轮蜡模模具形成涡轮蜡模；
c.将冷却后的涡轮蜡模从涡轮焊接端组焊在蜡模浇口上形成蜡模组树；
d.采用锆英粉浆料在蜡模组树外面形成厚5-10mm的陶瓷壳；
e.采用100-200℃高温蒸汽脱去陶瓷壳里面的涡轮蜡模，形成空的陶瓷壳型腔；
f.将空的陶瓷壳放置在焙烧炉中，在1000-1300℃间焙烧60-100min，形成内部干净的高强度陶瓷壳型腔；
步骤四: 将步骤三熔化的Mar-M247 液体从浇口浇入高温焙烧后的高强度陶瓷壳型腔形成铸件, 其浇铸时间为2-8s；
步骤五：通过喷砂去掉铸件表面的陶瓷壳；
步骤六：将铸件放置在热等静压炉中，充入惰性气体，在压力110-120MPa ，温度1100-1300℃环境下进行5-8h热等静压处理。
2.如权利要求1所述的竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺，其特征在于：所述步骤一中选用直径50mm,重1.5Kg的Mar-M247圆柱形母合金。
3.如权利要求1所述的竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺，其特征在于：所述步步骤二中圆形棒料在真空度3Pa，温度在1500℃熔化。
4.如权利要求1所述的竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺，其特征在于：所述步骤三中空的陶瓷壳放置焙烧炉中，在1200℃间焙烧70min，形成内部干净的高强度陶瓷壳型腔。
5.如权利要求1所述的竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺，其特征在于：所述步骤四浇铸时间为3s。
6.如权利要求1所述的竞技赛车用高强度混流增压涡轮的制备工艺，其特征在于：所述步骤六中铸件放置在热等静压炉中，充入惰性气体，在压力120MPa，温度1200℃环境下进行6h热等静压处理。
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