[發明專利]一種高可靠性徑流式增壓器渦輪葉輪制備方法

有效

• 申請號: 201711176989.1
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN108194148B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 王正;王增全;邢衛東;王阿娜;馮云鵬;楊雨
• 申請（專利權）人: 中國北方發動機研究所（天津）
• 主分類號: F01D5/12
• 分類號: F01D5/12
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

本發明提出一種高可靠性徑流式增壓器渦輪葉輪制備方法，根據徑流式增壓器渦輪葉輪的結構參數，確定渦輪葉輪基礎樣件的制備工藝參數；采用鑄造成型工藝，進行渦輪葉輪基礎樣件制備；然后根據渦輪葉輪工作時的應力分布特征以及可靠性指標要求，確定渦輪葉輪的再制造區域及其尺寸參數；結合渦輪葉輪的材料性能，確定渦輪葉輪再制造所采用的選擇性激光溶化工藝或攪拌摩擦焊工藝的參數；最后按照選取的渦輪葉輪的再制造工藝及其參數進行渦輪葉輪的再制造，提高渦輪葉輪的強度性能和可靠性。本發明能夠顯著提升徑流式增壓器渦輪葉輪的可靠性，且易于實現工程化。

技術領域

本發明屬于渦輪增壓技術領域，具體涉及一種高可靠性徑流式增壓器渦輪葉輪制備方法。

背景技術

徑流式渦輪葉輪是車用渦輪增壓器的核心零部件之一，承擔著將發動機氣缸排出的廢氣能量轉化為增壓器壓氣機葉輪做功所需機械能的功能。增壓器渦輪葉輪在制造過程中，不僅要求具有完整的葉型結構，能夠滿足渦輪增壓器氣動性能的需求，而且具有足夠的強度，滿足渦輪增壓器結構可靠性的要求。

受增壓器渦輪葉輪結構復雜性與制造成本的影響，目前，車用徑流式增壓器渦輪葉輪的制備主要采用鑄造成型，所采用的鑄造工藝方式分為兩種，即離心式鑄造成型和反重力鑄造成型。對于采用離心式鑄造成型工藝制備的徑流式增壓器渦輪葉輪，由于在澆鑄過程中渦輪葉輪的型殼沿中心軸線高速旋轉，渦輪葉片的成形質量較高，但是在離心力作用下渦輪葉輪輪轂部位高溫合金溶液充型不充分導致該部位的組織粗大、強度性能較低。對于采用反重力鑄造成型工藝制備的徑流式增壓器渦輪葉輪，由于在澆鑄過程中高溫合金溶液在一定壓力作用下從渦輪葉輪輪背沿著與重力相反方向注入型殼，渦輪葉輪輪轂合金組織較為致密、強度性能較好，但是受高溫合金溶液流動性差以及渦輪葉輪型殼流動空間小、距離遠等因素的共同影響，渦輪葉輪葉片的成形質量卻較差。

為解決徑流式增壓器渦輪葉輪采用現有成型工藝在制備過程中存在的葉型質量差、輪轂強度低等問題，本發明提出一種高可靠性徑流式增壓器渦輪葉輪制備方法，能夠在保證徑流式增壓器渦輪葉輪葉片成型質量的同時，顯著提高渦輪葉輪的強度，進而提高徑流式渦輪葉輪的可靠性。

發明內容

本發明提出一種高可靠性徑流式增壓器渦輪葉輪制備方法。首先根據徑流式增壓器渦輪葉輪的結構參數，確定渦輪葉輪的基礎樣件的制備工藝參數；采用離心鑄造成型工藝，進行渦輪葉輪基礎樣件的制備。其次，根據徑流式增壓器渦輪葉輪工作時的應力分布特征以及可靠性指標要求，確定渦輪葉輪的再制造區域及其尺寸參數。然后，針對渦輪葉輪的再制造區域，并結合渦輪葉輪的材料性能，確定渦輪葉輪再制造所采用的選擇性激光溶化工藝或攪拌摩擦焊工藝的參數。最后，按照所選取的渦輪葉輪再制造工藝及其參數，進行渦輪葉輪的再制造。通過改善或優化渦輪葉輪再制造區域的合金組織性能，達到提高渦輪葉輪強度與可靠性的目的。

本發明的技術方案：

一種高可靠性徑流式增壓器渦輪葉輪制備方法，包括以下步驟：

a、確定渦輪葉輪的基礎樣件制備工藝參數：渦輪葉輪的基礎樣件制備采用離心鑄造成型工藝，根據徑流式增壓器渦輪葉輪的結構參數，合理確定能夠保證渦輪葉輪葉片成型質量的離心鑄造工藝參數。

b、渦輪葉輪基礎樣件的制備：采用離心鑄造成型工藝，按照步驟a確定的渦輪葉輪離心鑄造成型工藝參數，制備渦輪葉輪基礎樣件。

c、確定渦輪葉輪的再制造區域及其尺寸參數：根據徑流式增壓器渦輪葉輪工作時的應力分布特征以及可靠性指標要求，確定渦輪葉輪的輪轂失效危險部位，進一步根據渦輪葉輪輪轂的失效危險部位，確定渦輪葉輪的再制造區域及其尺寸參數。