本发明属于挤压铸造技术领域，具体涉及一种新型涡轮盘挤压铸造成型工艺。
背景技术：
商业科学技术的飞速发展，新的工艺，新的技术不断涌现，传统的铸造行业面临着新的挑战，尤其是对于铸件的力学性能和组织致密性要求较高的铸件，传统的压铸技术无法达到所需的高性能、高致密性、后续热处理等要求。挤压铸造集中了铸、锻成型的优势，是一种实现了铸锻联合的新技术，应用该工艺可以消除铸件内部气孔、缩孔、缩松等缺陷，通过压力补缩，使液态金属在压力下结晶，获得晶粒细小、组织致密、无各向异性的内部组织，因此挤压铸造件的力学性能要高于重力铸造、压铸等其它铸造工艺下铸件，并且可以进行热处理。挤压铸造适合生产外观光洁、组织致密、高性能、须热处理的厚壁铸件，对于强度和组织致密性要求较高的铸件，挤压铸造具有明显的优势。
随着科学技术的发展、能源危机的加重，轻量化是以后的发展趋势。汽车、通信、机械设备、航空航天都面临着轻量化。压缩机产业也是一个能耗比较大的行业，涡轮盘是压铸机的重要零件，为了开发节能压铸机，必须把传统的铸铁件涡轮盘换成铝合金件。由于涡轮盘强度要求较高，目前涡轮盘的主要成型工艺是锻造，然而锻造主要存在以下几个问题：生产工艺复杂、生产周期长、加工余量大等。
采用挤压铸造工艺生产铝合金涡轮盘是未来的发展方向。
本发明针对目前涡轮盘主要的成型工艺存在的技术问题，提供一种新型的涡轮盘成型工艺，所采用的挤压铸造成型工艺属于精密铸造范畴，铸件表面质量良好、外形尺寸精度高、原材料利用率高、生产效率高、可以T6热处理、力学性能高、加工余量只需要0.6mm左右，后续加工量小，加工时间减少，刀具寿命增加，从而减少企业制造成本。
技术实现要素：
1、本发明的目的。
本发明的目的在于提供一种新型涡轮盘挤压铸造成型工艺，解决目前涡轮盘主要成型工艺存在的涡轮盘铸件强度较低、加工表面粗糙、加工余量多、加工周期长、生产效率低等技术问题。
2、本发明所采用的技术方案。
实现本发明所采用的技术方案为：一种新型涡轮盘挤压铸造成型工艺，其特征在于：包括成型步骤：1）安装模具；2）铝锭熔化；3）压射；4）保压和开模；其中步骤3）中所述的压射，压射速度为0.17～0.25m/s；步骤4）中所述的保压，铸造压力为90～120MPa，保压时间为5～10s。
优选地，步骤3）中所述的压射，压射速度为0.2m/s；步骤4）中所述的保压，铸造压力为110MPa，保压时间为6s。
优选地，步骤2）中所述的铝锭融化，铝液温度为660～700℃。
更优选地，步骤2）中所述的铝锭融化，铝液温度为690℃。
优选地，步骤1）所述的安装模具，具体步骤为：将挤压铸造模具吊起放置在设备定板和动板之间，位置调整好后用压板把模具固定在铸造设备动定板上。
优选地，步骤2）中所述的铝锭融化，具体步骤为：将铝锭放进电加热熔炼炉内，待铝锭熔化后炉子温度升至750℃进行精炼和除气，精炼和除气完成后，控制铝液温度等待铸造生产。
优选地，步骤3）中所述的压射，具体步骤为：模具安装完毕后，用煤气灶对模具进行烘烤加热，使模温达到150℃，喷涂脱模剂后合模，模具合模后，压射缸倾斜，人工把铝液舀到料筒内，压射缸摆正后压射。
更优选地，步骤3）中所述的保压和开模，具体步骤为：充型完成后切换高压，保压完成后开模，取出铸件进行后续处理。
更优选地，本发明所制备的涡轮盘，其抗拉强度290～310MPa，屈服强度230～250MPa，延伸率9～11%。
3、本发明的有益效果。
1）本发明的新型涡轮盘挤压铸造工艺，挤压铸造工艺生产效率快，原来锻造工艺生产一个周期需要2分钟，而本发明的挤压铸造生产工艺只需要35秒。
2）本发明的新型涡轮盘挤压铸造工艺，涡轮盘加工余量少，而锻造工艺生产的涡轮盘不仅表面粗糙，而且很多R角处和拐角位置都有很多加工余量，加工时间长，加工时间达1分钟。
3）本发明的新型涡轮盘挤压铸造工艺，不需要二次机加工，尺寸精度高，表面质量好，铸件强度高。
4）本发明的成型工艺参数设置合理，压射速度控制在0.17～0.25m/s之间，铸造压力控制在90～120MPa之间，保压时间控制在5～10s之间。所制得的涡轮盘抗拉强度290～310MPa，屈服强度230～250MPa，延伸率9～11%，完全满足了涡轮盘对铸件强度的要求。
5）本发明生产成本低，挤压铸造生产涡轮盘的生产效率是锻造工艺的6倍，生产效率快，设备、模具、机加设备、人工投入量较少。
具体实施方式
下面结合实施案例对本发明做进一步地描述。
实施案例1
采用HAT-400吨卧式挤压铸造设备生产铝合金涡轮盘，铸件重量1.5kg，材料采用A356合金。具体工艺参数如下：挤压速度0.2m/s，铸造压力110MPa，铝液温度690℃，保压时间6s。
具体实施步骤如下：
1）安装模具：用行车把开发的挤压铸造模具吊起放置在设备定板和动板之间，位置调整好后用压板把模具固定在铸造设备动定板上。
2）铝锭熔化：称取200kg A356铝锭放进300kg电加热熔炼炉内，待铝锭熔化后炉子温度升至750℃进行精炼和除气，精炼和除气完成后，铝液温度控制在690℃等待铸造生产。
3）压射：模具安装完毕后，用煤气灶对模具进行烘烤加热，使模温达到150℃，喷涂脱模剂后合模。模具合模后，压射缸倾斜，人工把铝液舀到料筒内，压射缸摆正后压射，压射速度控制在0.2m/s。
4）保压：充型完成后切换高压，高压压力控制在110MPa，保压时间控制在6s。
5）开模 ： 保压完程后开模，取出铸件进行后续处理。
本实施案例由于铸造工艺参数设置合理，所得铸件的表面质量良好，无明显留痕和不良。热处理后没有鼓泡现象，具体性能如下：抗拉强度310MPa，屈服强度245MPa，延伸率11%，力学性能良好。
实施案例2
采用HAT-400吨卧式挤压铸造设备生产铝合金涡轮盘，铸件重量1.5kg，材料采用A356合金。具体工艺参数如下：挤压速度0.17m/s，铸造压力120MPa，铝液温度660℃，保压时间5s。
具体实施步骤如下：
1）安装模具：用行车把开发的挤压铸造模具吊起放置在设备定板和动板之间，位置调整好后用压板把模具固定在铸造设备动定板上。
2）铝锭熔化：称取200kg A356铝锭放进300kg电加热熔炼炉内，待铝锭熔化后炉子温度升至750℃进行精炼和除气，精炼和除气完成后，铝液温度控制在660℃等待铸造生产。
3）压射：模具安装完毕后，用煤气灶对模具进行烘烤加热，使模温达到150℃，喷涂脱模剂后合模。模具合模后，压射缸倾斜，人工把铝液舀到料筒内，压射缸摆正后压射，压射速度控制在0.17m/s。
4）保压：充型完成后切换高压，高压压力控制在120MPa，保压时间控制在5s。合理的铸造压力是本发明铸件成型的需要，因为压力过小时，铸件致密度不够，铸件热处理后气泡，而压力过大时，模具寿命降低，涨模力过大，对合模系统也有损坏。而对于保压时间来说，保压时间过短，铸件还没完全凝固，保压时间过长，则影响周期。
5）开模 ： 保压完程后开模，取出铸件进行后续处理。
本实施案例1由于铸造工艺参数设置合理，所得铸件的表面质量良好，无明显留痕和不良。热处理后没有鼓泡现象，具体性能如下：抗拉强度290MPa，屈服强度245MPa，延伸率9%，力学性能良好。
实施案例3
采用HAT-400吨卧式挤压铸造设备生产铝合金涡轮盘，铸件重量1.5kg，材料采用A356合金。具体工艺参数如下：挤压速度0.25m/s，铸造压力90MPa，铝液温度700℃，保压时间10s。
具体实施步骤如下：
1）安装模具：用行车把开发的挤压铸造模具吊起放置在设备定板和动板之间，位置调整好后用压板把模具固定在铸造设备动定板上。
2）铝锭熔化：称取200kg A356铝锭放进300kg电加热熔炼炉内，待铝锭熔化后炉子温度升至750℃进行精炼和除气，精炼和除气完成后，铝液温度控制在700℃等待铸造生产。
3）压射：模具安装完毕后，用煤气灶对模具进行烘烤加热，使模温达到150℃，喷涂脱模剂后合模。模具合模后，压射缸倾斜，人工把铝液舀到料筒内，压射缸摆正后压射，压射速度控制在0.25m/s。合理的压射速度是本发明铸件成型的需要，因为铸件壁比较厚，实践发现：压射速度过慢时，还没充型完毕前段就凝固了，从而影响充型；而压射速度过快时，容易卷气，影响铸铸件质量。
4）保压：充型完成后切换高压，高压压力控制在90MPa，保压时间控制在10s。合理的铸造压力是本发明铸件成型的需要，因为压力过小时，铸件致密度不够，铸件热处理后气泡，而压力过大时，模具寿命降低，涨模力过大，对合模系统也有损坏。而对于保压时间来说，保压时间过短，铸件还没完全凝固，保压时间过长，则影响周期。
5）开模 ： 保压完程后开模，取出铸件进行后续处理。
本实施案例1由于铸造工艺参数设置合理，所得铸件的表面质量良好，无明显留痕和不良。热处理后没有鼓泡现象，具体性能如下：抗拉强度295MPa，屈服强度230MPa，延伸率10%，力学性能良好。
在实施例1～3中，本发明合理控制了压射速度在0.17～0.25m/s之间、铸造压力控制在90～120MPa之间，保压时间控制在5～10s之间。这是本发明铸件成型的需要，因为铸件壁比较厚，压射速度过慢时，还没充型完毕前段就凝固了，从而影响充型；而压射速度过快时，容易卷气，影响铸铸件质量。而压力过小时，铸件致密度不够，铸件热处理后气泡，而压力过大时，模具寿命降低，涨模力过大，对合模系统也有损坏。而对于保压时间来说，保压时间过短，铸件还没完全凝固，保压时间过长，则影响周期。
对比例1
对比例1与实施案例1的区别在于铸造压力的不同，考察了铸造压力对铸件的影响。采用HAT-400吨卧式挤压铸造设备生产铝合金涡轮盘，铸件重量1.5kg，材料采用A356合金。具体工艺参数如下：压射速度0.2m/s，铸造压力70MPa，铝液温度690℃，保压时间6s。
具体实施步骤如下：
1）安装模具：用行车把开发的挤压铸造模具吊起放置在设备定板和动板之间，位置调整好后用压板把模具固定在铸造设备动定板上。
2）铝锭熔化： 把200kg A356铝锭放进300kg电加热熔炼炉内，待铝锭熔化后炉子温度升至750℃进行精炼和除气，精炼和除气完成后，铝液温度控制在690℃等待铸造生产。
3）压射：模具安装完毕后，用煤气灶对模具进行烘烤加热，使模温达到150℃，喷涂脱模剂后合模。模具合模后，压射缸倾斜，人工把铝液舀到料筒内，压射缸摆正后压射，压射速度控制在0.2m/s。
4）保压：充型完成后切换高压，高压压力控制在70MPa，保压时间控制在6s。
5）开模 ： 保压完程后开模，取出铸件进行后续处理。
由于铸造压力70MPa设置不够高，导致铸件致密度不够，热处理后拐角位置有一定的小鼓泡，表面质量不良。具体性能如下：抗拉强度295MPa，屈服235MPa，延伸率10%。
对比例2
对比例2与实施案例1的区别在于挤压速度的不同，采用HAT-400吨卧式挤压铸造设备生产铝合金涡轮盘，铸件重量1.5kg，材料采用A356合金。为了研究压射速度对铸件质量的影响，具体工艺参数如下：压射速度0.15m/s，铸造压力110MPa，铝液温度690℃，保压时间6s。
具体实施步骤如下：
1）安装模具：用行车把挤压铸造模具吊起放置在铸造设备定板和动板之间，位置调整好后用压板把挤压铸造模具固定在铸造设备动定板上。
2）铝锭熔化：称取200kg A356铝锭放进300kg电加热熔炼炉内，待铝锭熔化后炉子温度升至750℃进行精炼和除气，精炼和除气完成后，铝液温度控制在690℃等待铸造生产。
3）压射：模具安装完毕后，用煤气灶对模具进行烘烤加热使模温达到150℃，喷涂脱模剂后合模。模具合模后，压射缸倾斜，人工把铝液舀到料筒内，压射缸摆正后压射，压射速度控制在0.15m/s。
4）保压：充型完成后切换高压，高压压力控制在110MPa。
5）开模 ：保压完程后开模，取出铸件进行后续处理。
由于压射速度不够快，铸件表面个别位置有一定的留痕，热处理后表面无气泡，具体性能如下：抗拉强度290MPa，屈服235MPa，延伸率9%。