汽油机用涡轮增压器的涡轮铸造方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽油机用涡轮增压器无余量熔模精密铸造工艺，包括以下步骤：1）蜡模模具设计与制造；2）涡轮增压器蜡模的压制与检验；3）涡轮增压器蜡模模组组合与除油；4）涡轮增压器模组制壳；5）浇注用母合金的真空冶炼；6）真空熔炼浇注涡轮增压器铸件；7）涡轮增压器模壳清理、切割、吹砂，并打磨其浇冒口；8）涡轮增压器铸件的无损检测、铸件的表面、尺寸检验。本发明易于满足批量生产和能满足使用要求，解决了乘用车汽油机用涡轮增压器增压涡轮的无余量精密铸造工艺路线方法，实现该类部件国产化问题，并能稳定批量生产。
【专利说明】汽油机用涡轮增压器的涡轮铸造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金【技术领域】，具体说是采用真空感应电炉冶炼设备或快速熔化炉熔 化浇注具有一定尺寸要求的乘用车汽油机用涡轮增压器增压涡轮的无余量精密铸造模壳， 得到尺寸精度高、内部质量高、表面光洁度高的涡轮增压器，也适用于真空冶感应炼浇注高 精密度、高内部质量的涡轮铸件。
【背景技术】
[0002] 按传统浇注工艺设计制造的涡轮增压器在950°C、190000r ?mirT1前提下只能耐温 100?200小时，达不到设计要求的300小时。不能满足上述要求的因素很多，其中最主要 还是涡轮进气边内部质量问题，传统增压器涡轮铸件的铸造工艺存在的结构设计和工艺路 线缺陷。
【发明内容】
[0003] 发明目的：本发明目的在于提供了一种汽油机用涡轮增压器无余量熔模精密铸造 工艺。
[0004] 技术方案：本发明的技术方案如下：一种汽油机用涡轮增压器无余量熔模精密铸 造工艺，包括以下步骤：
[0005] 1)蜡模模具设计与制造；
[0006] 2)涡轮增压器蜡模的压制与检验；
[0007] 3)涡轮增压器蜡模模组组合与除油；
[0008] 4)涡轮增压器制壳；
[0009] 5)浇注用母合金的真空冶炼；
[0010] 6)真空熔炼浇注涡轮增压器；
[0011] 7)涡轮增压器模壳清理、切割、吹砂、打磨浇冒口；
[0012] 8)涡轮增压器铸件的无损检测、铸件的表面、尺寸检验。
[0013] 进一步地，所述步骤1)中蜡模用蜡选用填充蜡AB2066,其收缩率控制在0. 4%? 0. 65%之间。
[0014] 进一步地，所述步骤2)中的蜡模的压制参数为：料桶区温度63?70°C;蜡料注射 温度60?70°C ;喷嘴温度60?70°C ;上、下模板温度25?35°C ;合模压力30?50bar ; 注射压力5?lObar ;注射时间30?80S ;保压时间40?90S ;分型剂：甲基硅油（201 - 10)或雾化硅油。蜡模的尺寸检验：一体化测具
[0015] 进一步地，所述浇注用母合金的化学成分按照质量百分比包括以下几种元素 组成：Cr 11. 0 % ?13. 0 %、Si 彡 0? 20 %、P 彡 0? 015 %、Fe 彡 0? 5 %、Mn 彡 0? 25 %、 Cu 彡 0.30%、A1 5.5% ?6.0%、M〇 4% ?5.2%、Ti 0.4% ?0.9%、Nb 1.5% ?2.5%、 Zr 0. 11%?0. 13%、B0. 005%?0. 015%、C 0. 03%?0. 07%、S 彡 0. 010%、0 0. 005%? 0? 008%、N 0? 002%?0? 004%、Sb〈0. 0001%、Pb〈0. 0001%、Bi〈0. 0001%、余量为 Ni 和杂 质。
[0016] 更进一步地，所述浇注用母合金的化学成分按照质量百分比包括以下几种元素组 成：Ni 73. 61%?73. 65%、Cr 12. 63%?12. 69%、Si 0.017%?0? 041%、P 0.005%? 0. 006%、FeO. 0270%?0.0340%、Mn 0.0003%?0.0033%、Cu 0.0023%?0.0026%、 A1 5. 78%?5. 96%、Mo 4. 43%?4.49%、Ti 0.80%?0.88%、Nb 2. 15%?2.24%、Zr 0? 11%?0.13%、B 0.011%?0.012% C 0.031%?0? 042%、S 0.0005%?0? 001%、0 0? 005%?0? 008%、N 0? 002%?0? 004%、Sb〈0. 0001%、Pb〈0. 0001%、Bi〈0. 0001%，余量 为杂质。
[0017]进一步地，所述步骤6)中真空熔炼浇注采用的是真空感应炉或快速熔化炉。
[0018]进一步地，所述步骤6)真空熔炼浇注参数为：模壳终焙烧温度1000±20°C，保温 彡3h ;合金液过热温度1580±30°C ;烧注温度1560±30°C ;真空度< 1. 33Pa ;浮渣等级检 查> 21级；模壳出箱至浇注< 5min ;浇注速度< 2-3s ;浇注后在炉内停留时间5min ;模壳 浇注后冷却时间> 5h。
[0019] 首先根据涡轮增压器零件图纸和加工、装配部分的要求，结合铸造工艺的特点，设 计涡轮增压器铸件图纸，它和质量验收标准是一切铸造过程设计的依据。其次进行蜡模模 具设计，蜡模模具结构要满足易于操作、取型方便。再进行蜡模模具制造，涡轮增压器蜡模 压制，涡轮增压器涡轮蜡模的压制，必需按相关的工艺参数进行，而且人与蜡模接触时间越 短愈好，再进行涡轮增压器蜡模检验，依照相应的检测工装和检验标准进行蜡模尺寸检验， 尺寸合格的蜡模可以进行修型和模组组合；涡轮增压器蜡模模组组合与除油；按相关的工 艺参数图表进行制壳工艺的操作进行涡轮增压器制壳；母合金的真空熔炼要根据上述相应 母合金熔炼标准和工艺规程进行，按《汽油机乘用车用涡轮增压器质量验收标准》进行验 收；按相关铸件的浇注工艺参数熔炼、浇注操作进行真空熔炼浇注涡轮增压器；涡轮增压 器模壳清理、切割、吹砂、打磨浇冒口；按《汽油机乘用车用涡轮增压器质量验收标准》中无 损检测章节进行检验、验收涡轮增压器铸件；按《汽油机乘用车用涡轮增压器质量验收标 准》中相关章节进行检验、验收涡轮增压器的表面、尺寸。
[0020] 有益效果：与现有技术相比，本发明的优点如下：本发明易于满足批量生产和能 满足使用要求，解决了乘用车汽油机用涡轮增压器增压涡轮的无余量精密铸造工艺路线方 法，实现该类部件国产化问题，并能稳定批量生产。本发明的制备工艺得到了尺寸精度高、 内部质量高、表面光洁度高的涡轮增压器，本发明也适用于真空冶感应炼浇注高精密度、高 内部质量的涡轮铸件。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1涡轮增压器增压涡轮的工艺路线图。
【具体实施方式】
[0022] 下面根据具体实施例，进一步阐述本发明。
[0023] 实施例1
[0024] -种汽油机用涡轮增压器无余量熔模精密铸造工艺，包括以下步骤：
[0025] 1)蜡模模具设计与制造；将模具放置到压蜡机工作台面，调整射嘴与注蜡口的高 度到一致；将模具打开，检查后无误后薄薄地喷一层雾化硅油，再合模，对准射蜡嘴；
[0026]
[0027] 2)涡轮增压器蜡模的压制与检验：双手按动工作按钮，压制蜡模；其中，蜡模的压 制中蜡模用蜡选用填充蜡AB2066,其收缩率控制在0. 4%?0. 65%之间，灰分要小。压制 参数如下：料桶区温度65°C ;蜡料注射温度62°C ;喷嘴温度62°C ;上、下模板温度30°C ;合 模压力30bar ;注射压力6bar ;注射时间60S ;保压时间60S ;分型剂：雾化娃油；压制过程 结束后，抽出芯子，打开模具，切去内浇口，在指定部位标刻批次号及其序号，小心取出蜡模 (对于零件复杂的模具，按照相应的操作规程进行）放入冷却水（必要时将蜡模放在矫正模 胎中校正，再放入冷却水）；注意下列缺陷的蜡模应报废：
[0028] a.因錯|旲中卷入空气，錯|旲局部有鼓起的；b.錯|旲仍和部位有缺角的；
[0029] c.蜡模有变形不能简单修复的或修复不过来的；d.尺寸不符合要求的。
[0030] 清除模具上的残留蜡料，注意只能用竹刀，不能用金属刀片，防止模具型腔及分型 面受损，先用毛刷清理，再用压缩空气气嘴吹净模具型腔、分型面、模具盲孔处的油腻及蜡 屑，喷分型剂，合型；进行下一次压制蜡模；模头与试样的压制参照1?5步骤；蜡模的检验 图表及其数据控制；蜡模间的温度控制及其每隔2小时记录一次。
[0031] 3)涡轮增压器蜡模模组组合与除油：
[0032] 4)涡轮增压器制壳；
[0033] 5)浇注用母合金的真空冶炼；
[0034] 6)真空熔炼浇注涡轮增压器；
[0035] 7)涡轮增压器模壳清理、切割、吹砂、打磨浇冒口；
[0036] 8)涡轮增压器铸件的无损检测、铸件的表面、尺寸检验。
[0037] 汽油机用涡轮增压器增压涡轮的浇注在快速熔化炉上进行。其母合金选用如表1 所示的化学成分，余量为杂质。
[0038]表1单位：质量百分比％
【权利要求】
1. 一种汽油机用涡轮增压器无余量熔模精密铸造工艺，其特征在于，包括以下步骤： 1) 蜡模模具设计与制造； 2) 涡轮增压器蜡模的压制与检验； 3) 涡轮增压器蜡模模组组合与除油； 4) 涡轮增压器模组制壳； 5) 浇注用母合金的真空冶炼； 6) 真空熔炼浇注涡轮增压器铸件； 7) 涡轮增压器模壳清理、切割、吹砂，并打磨起浇冒口； 8) 涡轮增压器铸件的无损检测、铸件的表面、尺寸检验。
2. 根据权利要求1所述的一种汽油机用涡轮增压器无余量熔模精密铸造工艺，其特征 在于，所述步骤1)中蜡模用蜡选用填充蜡AB2066，其收缩率控制在0.4%?0.65%之间。
3. 根据权利要求1所述的一种汽油机用涡轮增压器无余量熔模精密铸造工艺，其特 征在于，所述步骤2)中的蜡模的压制参数为：料桶区温度63?70°C ;蜡料注射温度60? 70°C;喷嘴温度60?70°C;上、下模板温度25?35°C;合模压力30?50bar ;注射压力5? lObar ;注射时间30?80S ;保压时间40?90S ;分型剂：甲基硅油或雾化硅油。
4. 根据权利要求1所述的一种汽油机用涡轮增压器无余量熔模精密铸造工艺，其特征 在于，所述浇注用母合金的化学成分按照质量百分比包括以下几种元素组成：Crll.O%? 13. 0%、Si 彡 0? 20%、P 彡 0? 015%、Fe 彡 0? 5%、Mn 彡 0? 25%、Cu 彡 0? 30%、A15. 5%? 6. 0%、Mo 4%?5.2%、Ti 0.4%?0.9%、Nb 1.5%?2.5%、Zr 0.11 %?0.13%、 B0.005% ?0.015%、C 0.03% ?0.07%、S 彡 0.010%、0 0.005% ?0.008%、N 0.002% ? 0? 004%、Sb〈0. 0001 %、Pb〈0. 0001 %、Bi〈0. 0001 %、余量为 Ni 和杂质。
5. 根据权利要求1所述的一种汽油机用涡轮增压器无余量熔模精密铸造工艺，其特征 在于，所述浇注用母合金的化学成分按照质量百分比包括以下几种元素组成：Ni73. 61 %? 73. 65 %、Cr 12. 63 % ?12. 69 %、Si 0? 017 % ?0? 041 %、P 0? 005 % ?0? 006 %、 FeO. 0270%?0. 0340%、Mn 0. 0003%?0. 0033%、Cu 0. 0023%?0. 0026%、A1 5. 78%? 5. 96%、Mo 4. 43%?4.49%、Ti 0.80%?0.88%、Nb 2. 15%?2.24%、Zr 0.11%? 0? 13%、B 0? 011%?0? 012% C 0? 031%?0? 042%、S 0? 0005%?0? 001%、0 0? 005%? 0? 008%、N 0? 002%?0? 004%、Sb〈0. 0001%、Pb〈0. 0001%、Bi〈0. 0001%，余量为杂质。
6. 根据权利要求1所述的一种汽油机用涡轮增压器无余量熔模精密铸造工艺，其特征 在于，所述步骤6)中真空熔炼浇注采用的是真空感应炉或快速熔化炉。
7. 根据权利要求1所述的一种汽油机用涡轮增压器无余量熔模精密铸造工艺，其特征 在于，所述步骤6)真空熔炼浇注参数为：模壳终焙烧温度1000±20°C，保温> 3h ;合金液 过热温度1580±30°C ;浇注温度1560±30°C ;真空度< 1. 33Pa ;浮渣等级检查彡21级；模 壳出箱至浇注< 5min ;浇注速度< 2-3s ;浇注后在炉内停留时间5min ;模壳浇注后冷却时 间 > 5h。
【文档编号】C22C33/06GK104399884SQ201410566128
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】马步洋, 王浩冰, 邓军, 刘海艳, 王加强, 贾明 申请人:江苏美特林科特殊合金有限公司