[發(fā)明專利]一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機(jī)殼的工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410242122.1
• 申請(qǐng)日: 2014-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104014747A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱小英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朱小英
• 主分類號(hào): B22C13/08
• 分類號(hào): B22C13/08;B22C1/00;B22C1/26
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

渦輪增壓器的壓氣機(jī)殼是渦輪增壓器上的重要增壓部件，廢氣渦輪增壓原理就是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)葉輪從而經(jīng)壓氣殼壓縮空氣來(lái)提高進(jìn)氣壓力增加充氣量的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增快時(shí)，廢氣排出速度與渦輪壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速也同步增快，此時(shí)葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入壓氣機(jī)殼內(nèi)，這樣就可以使更多的空氣壓到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸里，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃料充分燃燒，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)效率，產(chǎn)生更大的動(dòng)力，降低廢氣排放。而增加發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力，主要是靠裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的廢氣渦輪增壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

渦輪增壓器中的壓氣機(jī)殼為渦輪重要部件，隨著汽車渦輪增壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)其結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能要求和使用壽命有了更高的要求。

由于渦輪增壓器壓氣機(jī)殼壁薄、形狀復(fù)雜，當(dāng)采用常規(guī)鑄造型砂進(jìn)行重力鑄造時(shí)，廢品率高，達(dá)到20％以上；且鑄件性能僅為：抗拉強(qiáng)度200MPa，延伸率3.5％，硬度75HB。CN201110112326.X公開(kāi)了一種渦輪增壓器壓氣機(jī)殼的低壓鑄造工藝，鑄造成型的渦輪增壓器壓氣機(jī)殼具有良好的機(jī)械性能，和良好的切削加工性能，其力學(xué)性能優(yōu)良，抗拉強(qiáng)度≥280MPa，屈服強(qiáng)度≥280MPa，延伸率≥4％，硬度≥90HB，金相3級(jí)以上。雖然該文獻(xiàn)公開(kāi)的方法提高了鑄件的強(qiáng)度，但其并沒(méi)有公開(kāi)其廢品率指標(biāo)是否有所改善，況且低壓鑄造需要成套的設(shè)備，設(shè)備投入和維護(hù)費(fèi)用高，增加了鑄件的成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機(jī)殼的工藝，相比于傳統(tǒng)的重力鑄造工藝，本發(fā)明主要通過(guò)對(duì)鑄造型砂的改進(jìn)，從而大幅提高鑄件的成品率和鑄件的力學(xué)性能，既降低了鑄件成本，又提高了鑄件的力學(xué)性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)采用的技術(shù)方案如下：

一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機(jī)殼的工藝，所述工藝包括如下步驟：

1)制芯：根據(jù)渦輪增壓器壓氣機(jī)殼內(nèi)部流道的形狀、尺寸，用高強(qiáng)度覆模砂燒結(jié)制備砂芯；

2)制備砂型：根據(jù)渦輪增壓器壓氣機(jī)殼外部形狀輪廓利用鑄造型砂制備砂型，該鑄造型砂以重量份計(jì)有下列原料組成：石英原砂新砂60-64份，石英原砂舊砂24-28份，電解鋁渣粉料3-5份，鋯英砂4-6份，空心微珠1-6份，粘結(jié)劑料漿16-18份，水22-26份；其中，石英原砂新砂的粒度為100-200目，石英原砂舊砂的粒度為150-250目，電解鋁渣粉料和鋯英砂的粒度為-300目，空心微珠的粒度約為10-60μm，粘結(jié)劑以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組分組成：淀粉36-40％，呋喃樹(shù)脂6-8％，鈣基膨潤(rùn)土14-16％，-100目甘蔗渣纖維素粉3-5％，硬脂酸鋅1-2％，三聚磷酸鈉2-3％，余量為水；

3)組裝、烘干、預(yù)熱：將砂芯與砂型組裝，烘干后預(yù)熱至200-220℃；

4)熔煉ZL101A鋁合金；

5)澆注：澆注溫度為約690℃；

6)清理，熱處理及機(jī)加工。

其中電解鋁渣粉料可通過(guò)如下方法獲得：將從電解鋁廠回收的電解鋁渣通過(guò)除雜除污處理并清洗干凈，烘干后進(jìn)行球磨，球磨后過(guò)300目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到-300目的電解鋁渣粉料。

本發(fā)明主要通過(guò)對(duì)鑄造型砂性能的調(diào)整來(lái)改善鑄件的成品率和鑄件性能。其中型砂骨料采用石英原砂新砂、石英原砂舊砂搭配，節(jié)省原料成本；添加適量鋯英砂可提高型砂的耐火度，使得鑄型耐澆性能提高。創(chuàng)造性的在型砂中添加電解鋁渣粉料，解決了電解鋁渣廢料回收的問(wèn)題，節(jié)省成本，同時(shí)發(fā)現(xiàn)由于電解鋁渣粉料中含有殘余的鋁和氧化鋁，與被鑄鋁合金同質(zhì)成分，可改善鋁合金的表面質(zhì)量，起到了意料不到的技術(shù)效果。添加適量的空心微珠改善了鑄型的透氣性能；同時(shí)通過(guò)幾種粉料的粒度搭配，既使得鑄型透氣性能好，降低鑄造缺陷，又使得鑄件的表面光潔。采用以淀粉為主的全新的粘結(jié)劑，使得由該型砂制備的鑄型澆注時(shí)強(qiáng)度、鑄后潰散性優(yōu)異。

經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，采用本發(fā)明工藝制備的渦輪增壓器壓氣機(jī)殼的粘砂、氣孔、裂紋、冷隔、縮孔、疏松等缺陷率在3％以下；同時(shí)意外的發(fā)現(xiàn)，除了成品率提高外，鑄件的力學(xué)性能相比傳統(tǒng)重力鑄造也顯著提升，經(jīng)過(guò)測(cè)試：抗拉強(qiáng)度≥320MPa，屈服強(qiáng)度≥285MPa，延伸率≥4.8％，硬度≥90HB，金相3級(jí)以上。完全滿足使用要求。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機(jī)殼的工藝，所述工藝包括如下步驟：

1)制芯：根據(jù)渦輪增壓器壓氣機(jī)殼內(nèi)部流道的形狀、尺寸，用高強(qiáng)度覆模砂燒結(jié)制備砂芯；