[發明專利]增壓器及該增壓器的渦輪轉子及其制造方法

有效

• 申請號: 201380011158.2
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN104136738B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 山口秀樹;新井貴
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: F02B39/00
• 分類號: F02B39/00;B23K1/00;B23K1/19;C22C14/00;C22C38/00;C22C38/38;F01D5/04;F01D25/00;B23K103/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 岳雪蘭

技術領域

本發明涉及增壓器的渦輪轉子，尤其是涉及利用Ni釬料將TiAl制渦輪葉輪和鋼制軸接合而成的增壓器的渦輪轉子及其制造方法。

背景技術

機動車用渦輪增壓器為了提高燃油率正在推進小型化，另外，為了提高性能正在推進排氣溫度的高溫化。

對于這種小型化及性能提高的要求，提出一種通過Ni釬焊將耐熱性優良的TiAl制渦輪葉輪和鋼材的軸接合而成的渦輪轉子，例如，公知的有專利文獻1(特開2000－202683號公報)、專利文獻2(特開平10－193087號公報)、專利文獻3(特開平10－118764號公報)等。

在該專利文獻1中，公開有由TiAl類金屬間化合物基合金構成的渦輪葉輪和由碳素鋼構成的軸經由中間材料相接合的構造，且公開有：以渦輪葉輪的凸狀連接部和中間材料的凹狀連接部嵌合的方式，使渦輪葉輪和中間材料相接合，并且，在其間插入接合有釬料的構造。

在專利文獻2中，也公開有向TiAl制渦輪葉輪的凸部和軸的凹部間插入釬料(銀焊劑、鎳焊劑、銅焊劑)，使這些凹部和凸部嵌合而將TiAl制渦輪葉輪和由結構用或馬氏體類耐熱鋼構成的轉子軸接合的構造。同樣，在專利文獻3中，也公開有利用釬料將TiAl制渦輪葉輪和由構造用或馬氏體類耐熱鋼構成的轉子軸接合的構造。

專利文獻

專利文獻1:(日本)特開2000－202683號公報

專利文獻2:(日本)特開平10－193087號公報

專利文獻3:(日本)特開平10－118764號公報

發明內容

發明所要解決的課題

如前述，伴隨著排氣溫度的高溫化，例如在乘用車的汽油發動機中，有時排氣溫度達到接近1000℃，當TiAl制渦輪葉輪機轉子暴露在這種高溫度的排氣中時，如圖6所示，在TiAl制的渦輪葉輪焊劑相互間，或Ni焊劑碳素鋼制的軸相互間，擴散現象發展。

該擴散現象是指為了使材料間的組成分布平緩，渦輪葉輪的Ti成分、Al成分向釬料側移動，另外，Ni焊劑的Ni成分向渦輪葉輪側或軸側移動。還稱為軸側的C成分及N成分向釬料側移動的現象。

由于軸側的C成分及N成分的移動，在Ni焊劑和碳素鋼制軸的邊界部分，結合從渦輪葉輪移動過來的Ti而生成TiC(碳化鈦)、TiN(氮化鈦)這樣的碳化物、氮化物或碳氮化物。而且，在軸側，在因移動而遺失掉C成分及N成分的部分產生空洞(空穴)。

由于這種在Ni焊劑和碳素鋼制軸的邊界部分產生的碳化物、氮化物或碳氮化物空洞(空穴)，釬焊強度顯著降低，根據情況不同有可能折斷。因此，由于擴散現象越是高溫時越顯著，所以對于高溫化的排氣而言，產生釬焊部的強度降低的問題成為嚴重問題，希望有解決的對策。

但是，雖然在專利文獻1～3中，公開有利用釬料將TiAl制渦輪葉輪和碳素鋼制軸接合的技術，但至今未公開防止在釬料和碳素鋼制軸的邊界部分產生的Ti的碳化物、氮化物或碳氮化物及空洞(空穴)的發生，防止釬焊部的接合強度降低的對策。

另一方面，在機動車用渦輪增壓器中，從對車載性的要求方面，小型化成為重要的技術要素。為了使釬焊位置遠離渦輪葉輪，防止從渦輪葉輪傳遞到釬焊部的傳遞熱導致的熱影響、及從渦輪葉輪的入口側漏出的泄漏排氣流到釬焊部產生的熱影響導致的釬焊部的強度降低，需要加長渦輪轉子的軸長，并且使渦輪葉輪形成為大直徑，導致渦輪增壓器的大型化。即，釬焊部的熱影響導致的強度降低和小型化為相反的關系，對這些問題采取怎樣的對策成為大的問題。

于是，鑒于上述現有技術的問題，本發明的目的在于，提供一種利用Ni釬料將TiAl制渦輪葉輪和碳素鋼制軸接合而成的渦輪轉子，使釬焊位置為遠離渦輪葉輪的背面的最適當范圍的位置，防止排氣溫度導致的釬焊部分的強度降低，并且，保持渦輪增壓器的小型化。

用于解決課題的技術方案

為解決上述課題，本發明提供一種增壓器的渦輪轉子，其利用Ni釬料將TiAl制渦輪葉輪和碳素鋼制軸接合，其特征在于，設定從所述渦輪葉輪的背面到釬焊部的距離，以使通過“從渦輪葉輪的背面到釬焊部的距離”/“渦輪葉輪的外徑”而算出的渦輪葉輪的外徑比進入7～10％范圍內。

根據上述發明，通過設定從所述渦輪葉輪的背面到釬焊部的距離，以使通過“從渦輪葉輪的背面到釬焊部的距離”/“渦輪葉輪的外徑”而算出的渦輪葉輪的外徑比進入7～10％范圍內，不進行轉子軸長的增大化、及轉子軸的軸承位置的改變，能夠維持增壓器的小型化，同時能夠防止排氣溫度導致的釬焊部分的強度降低。