[發明專利]一種汽油機用渦輪增壓器噴嘴環葉片制備工藝

有效

• 申請號: 201810157547.0
• 申請日: 2018-02-24
• 公開（公告）號: CN108311701B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 何浩;李益民;陳永志;余勇;胡幼華
• 申請（專利權）人: 湖南英捷高科技有限責任公司
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;B22F1/00;B22F3/10;B22F5/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

一種汽油機用渦輪增壓器噴嘴環葉片制備工藝，包括粉料級配、煉制喂料并注射成型坯件、脫脂坯超聲活化、燒結幾個步驟。本發明采用粉末注射成形技術制備HK?30不銹鋼渦輪增壓器噴嘴環葉片零部件，使用粗細粉末搭配，有效的改善了生坯的強度最終改善了表面粗糙度，可使產品的表面光潔度控制在Ra0.1范圍內，免去后續的加工整形，提高了葉片氣流的轉化效率，有效縮短工藝流程，降低生產成本，提高產品的合格率；使用超聲波提高粉末表面活性，拓寬了燒結窗口，有效的改善了產品的成品率；非常適合于制備精密復雜形的汽油機用渦輪增壓器噴嘴環葉片零部件。

技術領域

本發明公開了一種汽油機用渦輪增壓器噴嘴環葉片制備工藝，屬于粉末冶金制備技術領域。

背景技術

渦輪增壓器可以全面改善發動機的動力性、經濟性以及排放指標等綜合性能，給發動機注入強勁動力，能更好地滿足歐Ⅲ、歐Ⅳ新排放標準要求。汽油機渦輪增壓的發展歷史同時也是小型化高性能增壓器的發展史。隨著渦輪增壓器各項性能指標逐漸提高、生產成本降低、可靠性提高和越來越小型化、通用化，汽油機的增壓技術也得到很大發展。由于電子汽油噴射技術的成熟應用，更多的汽油發動機也開始釆用渦輪增壓器。現代轎車發動機己普遍釆用電子噴射系統，在電子控制技術及新材料的配合下，電子控制汽油噴射和電子控制點火的汽油機增壓發動機，在燃料經濟性方面已有很大改善。以往關于渦輪增壓器葉片的專利，多是針對柴油機葉片。

汽油機渦輪增壓的原理與柴油機渦輪增壓基本上相同，但這兩種發動機的工作特點有很大差別，所以在渦輪增壓葉片材料方面有所不同：

1、柴油機排氣溫度相對汽油機比較低，因此對渦輪葉輪和渦輪殼的材料要求較低。而汽油機排溫較高，額定功率時一般在950℃左右，所以要求渦輪增壓片的材料具有更高的耐高溫強度。

2、汽油機有較寬的速度范圍，整個速度范圍內功率差別比較大

(60000-240000r/min)，因此其對材料沖擊載荷的要求要高，所以渦輪葉片表面光潔度要求較高。

汽油機渦輪內燃機排出的廢氣溫度相當高，葉片的工作環境相當惡劣(約950℃以上,瞬間工作溫度可達到1100℃)，導致目前內燃機車發生的故障中,噴嘴環葉片失效引起的渦輪增壓器故障占相當大比例。噴嘴環葉片失效的主要原因是熱疲勞所產生的裂紋。在高溫高壓下，噴嘴環葉片由于溫度變化會引起膨脹及收縮，但因為受到約束導致內部因變形受阻而產生熱應力,當溫度反復變化時這種熱應力也反復變化,尤其在開車、停車之周期影響下,該零件將受到交變熱應力作用,因而使材料受到損傷，引起渦輪增壓器故障。因此，汽油機用渦輪增壓器增壓技術的發展需要高性能的噴嘴環葉片，國內外從業者的在葉片葉型、材料及其制備技術三個方面進行了大量的研究工作。

有關噴嘴環葉片的結構與材料選用國內尚未制定可參照的標準,材料主要是18-8型不銹鋼和2Cr13材質。18-8型不銹鋼耐高溫氧化，但容易產生晶間腐蝕，由于內燃機廢氣中含有大量Na₂SO₄、V₂O₅和其他鹽類，要求材料抗燃氣腐蝕能力強，故18-8型不銹鋼已逐步被其他材料所取代。2Cr13材質高溫強度不夠，在服役條件下通常抗拉強度約為270MPa，延伸率約為15％左右，隨著現代工業對發動機效率的要求不斷提高，其力學性能和抗疲勞性能已力不從心。因此，國外制造商一般采用一些成分更為復雜、性能更為優異的材料。其中，HK-30不銹鋼以其優良的高溫力學性能及抗高溫腐蝕性能受到了國外研究者的青睞。HK-30不銹鋼性能優異，高溫強度可達420MPa(使用溫度可達1200℃)，延伸率25％，但是該材料燒結窗口很窄(燒結窗口只有10度左右)，因此，對燒結設備溫度控制精度要求高，燒結工藝過程控制難度大。