CN114635060A - 一种涡轮增压器壳体铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涡轮增压器壳体铸造工艺，具体涉及铸造工艺技术领域，所使用原料(按重量配比计)包括0.4～0.6％碳、28～30％铬、15～25％铁、2～6％铝、2％以下的硅、2％以下的锰、1.5％以下的铌、1.0％以下的钨、1.0％以下的钛、1.0％以下的锆、0.5％以下的钇、0.5％以下的铈、0.1％以下的氮、1～8％导热金属粉、0.5～5％分散剂、0.5～5％消泡剂、10～12％惰性溶剂、余量的镍。本发明防止内部机油高温下出现部分的结焦而造成增压器轴承的润滑不足，避免轴承与止推环磨损严重，进而对涡轮增压器及其外壳造成损坏，延长了涡轮增压器壳体的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及铸造工艺技术领域，具体涉及一种涡轮增压器壳体铸造工艺。
背景技术
涡轮增压器是用来提高发动机功率和减少废气排放的重要机件。涡轮增压器是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。
当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率。
现有技术存在以下不足：由于使用、维护和保养不当，使得涡轮增压器经常处于高温下运转，它的润滑油管线因受高温作用，内部机油容易有部分的结焦，这样会造成增压器轴承的润滑不足，从而使得轴承与止推环磨损严重，转子游动量过大造成叶轮外缘与壳体碰擦，或轴承、密封环等运动件的干摩擦都会引起异常声响，进而对涡轮增压器及其外壳造成损坏。
发明内容
为此，本发明提供一种涡轮增压器壳体铸造工艺，以解决现有技术中由于使用、维护和保养不当，使得涡轮增压器经常处于高温下运转，它的润滑油管线因受高温作用，内部机油容易有部分的结焦，这样会造成增压器轴承的润滑不足，从而使得轴承与止推环磨损严重，进而对涡轮增压器及其外壳造成损坏的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种涡轮增压器壳体，所使用原料(按重量配比计)包括0.4～0.6％碳、28～30％铬、15～25％铁、2～6％铝、2％以下的硅、2％以下的锰、1.5％以下的铌、1.0％以下的钨、1.0％以下的钛、1.0％以下的锆、0.5％以下的钇、0.5％以下的铈、0.1％以下的氮、1～8％导热金属粉、0.5～5％分散剂、0.5～5％消泡剂、10～12％惰性溶剂、余量的镍。
进一步的，所使用原料(按按重量配比计)包括0.4％碳、28％铬、15％铁、2％铝、1.0％硅、1.0％锰、0.5％铌、0.2％的钨、0.1％的钛、0.2％的锆、0.1％的钇、0.2％的铈、0.02％的氮、1.0％导热金属粉、0.5％分散剂、0.5％消泡剂、10％惰性溶剂、余量的镍。
进一步的，所使用原料(按重量配比计)包括0.5％碳、29％铬、20％铁、4％铝、1.5％的硅、1.5％的锰、1.2％的铌、0.5％的钨、0.5％的钛、0.5％的锆、0.3％的钇、0.3％的铈、0.05％的氮、3.5％导热金属粉、2.75％分散剂、2.75％消泡剂、11％惰性溶剂、余量的镍。
进一步的，所使用原料(按重量配比计)包括0.6％碳、30％铬、25％铁、6％铝、1.5％的硅、1.8％的锰、1.4％的铌、0.8％的钨、0.8％的钛、0.8％的锆、0.4％的钇、0.4％的铈、0.08％的氮、8％导热金属粉、5％分散剂、5％消泡剂、12％惰性溶剂、余量的镍。
进一步的，所述导热金属粉为铜粉。
进一步的，所述分散剂由萘磺酸盐、聚氨基羧酸盐、聚甲基丙烯磺酸盐、木质素磺酸盐、碳酸盐按1：1：2：1：1.5复合制成。
进一步的，所述消泡剂由聚醚或改性聚醚聚合物、高碳醇混合物、高碳醇脂肪酸酯或脂肪酰胺、烃化油按1：1.5：1：1复合而成。
进一步的，所述惰性溶剂至少为乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺中的一种。
本发明还公开了一种涡轮增压器壳体的铸造工艺，具体步骤如下：
步骤一：根据涡轮增压器的外形结构特征以及其分型面的规则，确定模具的型腔和型芯的形状和规格，其中模具由顶模、下模、侧模以及浇口组成，型芯的芯座安装有多个排气塞，加设的排气塞为粉末冶金针孔状排气塞，多个排气塞之间的间隙为0.2-0.4mm；
步骤二、将0.4～0.6％碳、28～30％铬、15～25％铁、2～6％铝、2％以下的硅、2％以下的锰、1.5％以下的铌、1.0％以下的钨、1.0％以下的钛、1.0％以下的锆、0.5％以下的钇、0.5％以下的铈、0.1％以下的氮、1～8％导热金属粉、10～12％惰性溶剂、余量的镍倒入周期式熔炼炉中，在800-1450℃下进行熔炼成合金液；
步骤三、将0.5～5％分散剂与异丙醇按1：1的量混合稀释，将稀释后的分散剂加入步骤一制成的合金液中继续熔炼；
步骤四、再将0.5～5％消泡剂分成三次向步骤二中的合金液中投放，每次投放的时间间隔为24小时，熔炼完成的合金液注入低压铸造机内部；
步骤五、将模具安装在低压铸造机的转动机构上，将步骤四中熔炼完成的合金液通过浇口倒入模具的型腔内，待合金液冷却凝固后，可获得涡轮增压器壳体。
进一步的，在步骤四中，所述模具各组成的温度控制范围：顶模温度250-350℃，下模温度450-550℃，侧模温度350-450℃，浇口温度450-480℃。
本发明实施例具有如下优点：
1、本发明通过加入导热金属粉，使得本发明的导热率最高达到298.42W/mK，其散热的效果最佳，与现有技术相比，防止内部机油高温下出现部分的结焦而造成增压器轴承的润滑不足，避免轴承与止推环磨损严重，进而对涡轮增压器及其外壳造成损坏，延长了涡轮增压器壳体的使用寿命；
2、本发明采用周期式熔炼炉，可分批次的放置原料，分批放置消泡剂可消除泡沫造成的虚高液位，防止浆液溢流，分散剂与异丙醇按1：1的量混合稀释加入合金液中，使得分散剂均匀地与合金液融合，与现有技术相比，能降低分散体系中固体或液体粒子聚集的物质，提高合金液的质量，增强涡轮增压器壳体抗拉强度。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种涡轮增压器壳体，所使用原料(按重量配比计)包括0.4～0.6％碳、28～30％铬、15～25％铁、2～6％铝、2％以下的硅、2％以下的锰、1.5％以下的铌、1.0％以下的钨、1.0％以下的钛、1.0％以下的锆、0.5％以下的钇、0.5％以下的铈、0.1％以下的氮、1～8％导热金属粉、0.5～5％分散剂、0.5～5％消泡剂、10～12％惰性溶剂、余量的镍。
而具体到本实施例中：所使用原料(按按重量配比计)包括0.4％碳、28％铬、15％铁、2％铝、1.0％硅、1.0％锰、0.5％铌、0.2％的钨、0.1％的钛、0.2％的锆、0.1％的钇、0.2％的铈、0.02％的氮、1.0％导热金属粉、0.5％分散剂、0.5％消泡剂、10％惰性溶剂、余量的镍，所述分散剂由萘磺酸盐、聚氨基羧酸盐、聚甲基丙烯磺酸盐、木质素磺酸盐、碳酸盐按1：1：2：1：1.5复合制成，所述消泡剂由聚醚或改性聚醚聚合物、高碳醇混合物、高碳醇脂肪酸酯或脂肪酰胺、烃化油按1：1.5：1：1复合而成，所述惰性溶剂为乙腈，所述导热金属粉为铜粉。
本发明还公开了一种涡轮增压器壳体的铸造工艺，具体步骤如下：
步骤一：根据涡轮增压器的外形结构特征以及其分型面的规则，确定模具的型腔和型芯的形状和规格，其中模具由顶模、下模、侧模以及浇口组成，型芯的芯座安装有多个排气塞，加设的排气塞为粉末冶金针孔状排气塞，多个排气塞之间的间隙为0.2mm；
步骤二、将0.4％碳、28％铬、15％铁、2％铝、1.0％硅、1.0％锰、0.5％铌、0.2％的钨、0.1％的钛、0.2％的锆、0.1％的钇、0.2％的铈、0.02％的氮、1.0％导热金属粉、10％惰性溶剂、余量的镍倒入周期式熔炼炉中，在800℃下进行熔炼成合金液；
步骤三、将0.5％分散剂与异丙醇按1：1的量混合稀释，将稀释后的分散剂加入步骤一制成的合金液中继续熔炼；
步骤四、再将0.5％消泡剂分成三次向步骤二中的合金液中投放，每次投放的时间间隔为24小时，熔炼完成的合金液注入低压铸造机内部，所述模具各组成的温度控制范围：顶模温度250℃，下模温度450℃，侧模温度350℃，浇口温度450℃；
步骤五、将模具安装在低压铸造机的转动机构上，将步骤四中熔炼完成的合金液通过浇口倒入模具的型腔内，待合金液冷却凝固后，可获得涡轮增压器壳体。
实施例2：
本发明提供了一种涡轮增压器壳体，所使用原料(按重量配比计)包括0.4～0.6％碳、28～30％铬、15～25％铁、2～6％铝、2％以下的硅、2％以下的锰、1.5％以下的铌、1.0％以下的钨、1.0％以下的钛、1.0％以下的锆、0.5％以下的钇、0.5％以下的铈、0.1％以下的氮、1～8％导热金属粉、0.5～5％分散剂、0.5～5％消泡剂、10～12％惰性溶剂、余量的镍。
而具体到本实施例中：所使用原料(按重量配比计)包括0.5％碳、29％铬、20％铁、4％铝、1.5％的硅、1.5％的锰、1.2％的铌、0.5％的钨、0.5％的钛、0.5％的锆、0.3％的钇、0.3％的铈、0.05％的氮、3.5％导热金属粉、2.75％分散剂、2.75％消泡剂、11％惰性溶剂、余量的镍，所述分散剂由萘磺酸盐、聚氨基羧酸盐、聚甲基丙烯磺酸盐、木质素磺酸盐、碳酸盐按1：1：2：1：1.5复合制成，所述消泡剂由聚醚或改性聚醚聚合物、高碳醇混合物、高碳醇脂肪酸酯或脂肪酰胺、烃化油按1：1.5：1：1复合而成，所述惰性溶剂为二甲基甲酰胺，所述导热金属粉为铜粉。
本发明还公开了一种涡轮增压器壳体的铸造工艺，具体步骤如下：
步骤一：根据涡轮增压器的外形结构特征以及其分型面的规则，确定模具的型腔和型芯的形状和规格，其中模具由顶模、下模、侧模以及浇口组成，型芯的芯座安装有多个排气塞，加设的排气塞为粉末冶金针孔状排气塞，多个排气塞之间的间隙为0.3mm；
步骤二、0.5％碳、29％铬、20％铁、4％铝、1.5％的硅、1.5％的锰、1.2％的铌、0.5％的钨、0.5％的钛、0.5％的锆、0.3％的钇、0.3％的铈、0.05％的氮、3.5％导热金属粉、11％惰性溶剂、余量的镍倒入周期式熔炼炉中，在1125℃下进行熔炼成合金液；
步骤三、将2.75％分散剂与异丙醇按1：1的量混合稀释，将稀释后的分散剂加入步骤一制成的合金液中继续熔炼；
步骤四、再将2.75％消泡剂分成三次向步骤二中的合金液中投放，每次投放的时间间隔为24小时，熔炼完成的合金液注入低压铸造机内部，所述模具各组成的温度控制范围：顶模温度300℃，下模温度500℃，侧模温度400℃，浇口温度465℃；
步骤五、将模具安装在低压铸造机的转动机构上，将步骤四中熔炼完成的合金液通过浇口倒入模具的型腔内，待合金液冷却凝固后，可获得涡轮增压器壳体。
实施例3：
本发明提供了一种涡轮增压器壳体，所使用原料(按重量配比计)包括0.4～0.6％碳、28～30％铬、15～25％铁、2～6％铝、2％以下的硅、2％以下的锰、1.5％以下的铌、1.0％以下的钨、1.0％以下的钛、1.0％以下的锆、0.5％以下的钇、0.5％以下的铈、0.1％以下的氮、1～8％导热金属粉、0.5～5％分散剂、0.5～5％消泡剂、10～12％惰性溶剂、余量的镍。
而具体到本实施例中：所使用原料(按重量配比计)包括0.6％碳、30％铬、25％铁、6％铝、1.5％的硅、1.8％的锰、1.4％的铌、0.8％的钨、0.8％的钛、0.8％的锆、0.4％的钇、0.4％的铈、0.08％的氮、8％导热金属粉、5％分散剂、5％消泡剂、12％惰性溶剂、余量的镍，所述分散剂由萘磺酸盐、聚氨基羧酸盐、聚甲基丙烯磺酸盐、木质素磺酸盐、碳酸盐按1：1：2：1：1.5复合制成，所述消泡剂由聚醚或改性聚醚聚合物、高碳醇混合物、高碳醇脂肪酸酯或脂肪酰胺、烃化油按1：1.5：1：1复合而成，所述惰性溶剂为二甲基亚砜，所述导热金属粉为铜粉。
本发明还公开了一种涡轮增压器壳体的铸造工艺，具体步骤如下：
步骤一：根据涡轮增压器的外形结构特征以及其分型面的规则，确定模具的型腔和型芯的形状和规格，其中模具由顶模、下模、侧模以及浇口组成，型芯的芯座安装有多个排气塞，加设的排气塞为粉末冶金针孔状排气塞，多个排气塞之间的间隙为0.4mm；
步骤二、将0.6％碳、30％铬、25％铁、6％铝、1.5％的硅、1.8％的锰、1.4％的铌、0.8％的钨、0.8％的钛、0.8％的锆、0.4％的钇、0.4％的铈、0.08％的氮、8％导热金属粉、12％惰性溶剂、余量的镍倒入周期式熔炼炉中，在1450℃下进行熔炼成合金液；
步骤三、将5％分散剂与异丙醇按1：1的量混合稀释，将稀释后的分散剂加入步骤一制成的合金液中继续熔炼；
步骤四、再将5％消泡剂分成三次向步骤二中的合金液中投放，每次投放的时间间隔为24小时，熔炼完成的合金液注入低压铸造机内部，所述模具各组成的温度控制范围：顶模温度350℃，下模温度550℃，侧模温度450℃，浇口温度480℃；
步骤五、将模具安装在低压铸造机的转动机构上，将步骤四中熔炼完成的合金液通过浇口倒入模具的型腔内，待合金液冷却凝固后，可获得涡轮增压器壳体。
实施例4：
按照上述的实施例1-3的方案制成的涡轮增压器壳体与对照组由铸钢制成的涡轮增压器壳体的物理性能数据如下表所示：
| 抗拉强度(MPa) | 伸长率(％) | 热导率(W/mK) | 温度(℃) | |
| 实施例1 | 189.12 | 3.45 | 310.45 | 610 |
| 实施例2 | 195.32 | 3.24 | 356.15 | 610 |
| 实施例3 | 187.96 | 4.56 | 298.42 | 610 |
| 对照组 | 174.23 | 6.89 | 34.56 | 610 |
由上表可知，实施例1-3制成的涡轮增压器壳体的热导率均高于对照组由铸钢制成的涡轮增压器壳体的导热率，其中实施例2的导热率最高达到298.42W/mK，其散热的效果最佳，而其抗拉强度最高达到195.32MPa，防止内部机油高温下出现部分的结焦而造成增压器轴承的润滑不足，避免轴承与止推环磨损严重，进而对涡轮增压器及其外壳造成损坏，延长了涡轮增压器壳体的使用寿命。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种涡轮增压器壳体，其特征在于：所使用原料(按重量配比计)包括0.4～0.6％碳、28～30％铬、15～25％铁、2～6％铝、2％以下的硅、2％以下的锰、1.5％以下的铌、1.0％以下的钨、1.0％以下的钛、1.0％以下的锆、0.5％以下的钇、0.5％以下的铈、0.1％以下的氮、1～8％导热金属粉、0.5～5％分散剂、0.5～5％消泡剂、10～12％惰性溶剂、余量的镍。
2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器壳体，其特征在于：所使用原料(按按重量配比计)包括0.4％碳、28％铬、15％铁、2％铝、1.0％硅、1.0％锰、0.5％铌、0.2％的钨、0.1％的钛、0.2％的锆、0.1％的钇、0.2％的铈、0.02％的氮、1.0％导热金属粉、0.5％分散剂、0.5％消泡剂、10％惰性溶剂、余量的镍。
3.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器壳体，其特征在于：所使用原料(按重量配比计)包括0.5％碳、29％铬、20％铁、4％铝、1.5％的硅、1.5％的锰、1.2％的铌、0.5％的钨、0.5％的钛、0.5％的锆、0.3％的钇、0.3％的铈、0.05％的氮、3.5％导热金属粉、2.75％分散剂、2.75％消泡剂、11％惰性溶剂、余量的镍。
4.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器壳体，其特征在于：所使用原料(按重量配比计)包括0.6％碳、30％铬、25％铁、6％铝、1.5％的硅、1.8％的锰、1.4％的铌、0.8％的钨、0.8％的钛、0.8％的锆、0.4％的钇、0.4％的铈、0.08％的氮、8％导热金属粉、5％分散剂、5％消泡剂、12％惰性溶剂、余量的镍。
5.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器壳体，其特征在于：所述导热金属粉为铜粉。
6.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器壳体，其特征在于：所述分散剂由萘磺酸盐、聚氨基羧酸盐、聚甲基丙烯磺酸盐、木质素磺酸盐、碳酸盐按1：1：2：1：1.5复合制成。
7.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器壳体，其特征在于：所述消泡剂由聚醚或改性聚醚聚合物、高碳醇混合物、高碳醇脂肪酸酯或脂肪酰胺、烃化油按1：1.5：1：1复合而成。
8.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器壳体，其特征在于：所述惰性溶剂至少为乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺中的一种。
9.一种铸造权利要求1-8任意一项所述的涡轮增压器壳体的工艺，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一：根据涡轮增压器的外形结构特征以及其分型面的规则，确定模具的型腔和型芯的形状和规格，其中模具由顶模、下模、侧模以及浇口组成，型芯的芯座安装有多个排气塞，加设的排气塞为粉末冶金针孔状排气塞，多个排气塞之间的间隙为0.2-0.4mm；
步骤二、将0.4～0.6％碳、28～30％铬、15～25％铁、2～6％铝、2％以下的硅、2％以下的锰、1.5％以下的铌、1.0％以下的钨、1.0％以下的钛、1.0％以下的锆、0.5％以下的钇、0.5％以下的铈、0.1％以下的氮、1～8％导热金属粉、10～12％惰性溶剂、余量的镍倒入周期式熔炼炉中，在800-1450℃下进行熔炼成合金液；
步骤三、将0.5～5％分散剂与异丙醇按1：1的量混合稀释，将稀释后的分散剂加入步骤一制成的合金液中继续熔炼；
步骤四、再将0.5～5％消泡剂分成三次向步骤二中的合金液中投放，每次投放的时间间隔为24小时，熔炼完成的合金液注入低压铸造机内部；
步骤五、将模具安装在低压铸造机的转动机构上，将步骤四中熔炼完成的合金液通过浇口倒入模具的型腔内，待合金液冷却凝固后，可获得涡轮增压器壳体。
10.根据权利要求9所述的一种涡轮增压器壳体铸造工艺，其特征在于：在步骤四中，所述模具各组成的温度控制范围：顶模温度250-350℃，下模温度450-550℃，侧模温度350-450℃，浇口温度450-480℃。
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