[发明专利]一种汽车涡轮增压器壳体件的精密铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，涉及一种汽车涡轮增压器壳体件的铸造方法，尤其涉及一种汽车涡轮增压器壳体件的精密铸造方法。

背景技术

涡轮增压器技术是提高汽车发动机效率、降低燃油消耗、减少废气排放的高新技术手段。其核心部件涡轮增压器壳体（简称涡壳）质量仅几千克，壁厚5-10mm，具有三维流线结构，外形不甚规则，表面质量要求极高，属中等复杂小件，铸造生产具有较大的难度。近年来，随着汽车制造技术快速发展和节能环保相关法规的实施，汽车工业对涡轮增压器的需求急剧攀升，主要汽车制造大国加快了对汽车涡轮增压器壳体铸造技术的研发进程。经过近10年的开发研究，基本形成了以壳型铸造为主流的涡壳件成形方法并已达到稳定化批量生产，同时，消失模铸造法也在研发之中。但是，从当前的技术现状分析，壳型法生产涡壳件存在以下4方面问题：（1）为了获得完整的型壳，要采用多单元曲面分型，尺寸精度和表面质量不易保证；（2）型砂发气量大且发气集中，易于形成表面气孔缺陷；（3）铸型温度低，容易产生冷隔、铁豆和皱皮等缺陷；（4）铸造方法单一，需建成专用生产线，不便于组织多元化生产。因此，发展新的涡壳件铸造方法对提高涡壳件生产能力、改善铸件成形质量、降低生产成本有着极大的促进作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车涡轮增压器壳体件的精密铸造方法，以解决现有方法中存在的需要多单元曲面分型、生产成本高和铸件质量不易控制的问题。该方法设备投资少，涡壳表面质量和尺寸精度高，气孔和夹杂倾向小，特别适合高品质汽车涡轮增压器壳体件批量生产。

本发明所采用的技术方案是，一种汽车涡轮增压器壳体件的精密铸造方法，其特征在于，在型壳的制备过程中采用可溶性型芯形成熔模的内腔，并在型腔顶部安置了集补缩和集渣为一体的热顶冒口，具体按以下步骤进行：

步骤1、合金熔炼

采用感应电炉熔炼合金液，合金成分选用耐热不锈钢或高镍球铁；

步骤2、设计铸造工艺

采用顶注工艺，并利用热顶冒口对热节部位进行补缩，浇注系统浇口截面比为，直浇道面积：横浇道面积：内浇道面积=1.1-1.2：1.25-1.35：1；在横浇口和内浇口之间加设离心式热顶冒口以利补缩和浮渣；冒口模数与热节模数的比值为1.3-1.8：1；内浇道选用圆柱形，长度3-5mm；热顶冒口与水平方向的横浇口和垂直方向的内浇口相连通，横浇口沿切线方向进入冒口，而内浇口则沿冒口底面与型腔相连通；

步骤3、制造压型

根据涡壳件的结构特点及分型面选择原则，确定压型的数量和内腔结构，尺寸依据模料和合金的线收缩率而定，采用Sn-58%Bi易熔合金制备金属压型；

步骤4、制备可溶性型芯

采用可溶性模料制备型芯；

步骤5、制备熔模

在步骤3制得的金属压型中放置好步骤4制得的型芯，合型、采用优质蜡基模料和回收的蜡基模料制备包含可溶性型芯的涡壳件熔模及浇口熔模、冒口熔模，石蜡-硬脂酸模料的配比按质量百分比为1：1；

步骤6、溶解型芯

在常温下将步骤5制得的含有可溶性型芯的熔模浸入体积份数为10%的盐酸水溶液中，使型芯溶解；

步骤7、熔模组焊

按照熔焊原理将步骤6脱芯后的熔模与浇口熔模、冒口熔模组焊为模组；

步骤8、上涂料及挂砂

用浸涂法给步骤7制得的模组上耐火涂料，尔后用雨淋式或沸腾床法挂砂；

步骤9、硬化及干燥型壳

模组每上一层涂料和挂砂后，要进行充分干燥硬化，经反复多次上涂料—挂砂及充分干燥硬化后，在模组外形成硬化的型壳层；

步骤10、熔失熔模

将步骤9处理后的模组在90～100℃稀盐酸水溶液中熔失熔模，得到涡壳件型壳；

步骤11、焙烧型壳

将步骤10处理后的型壳在980-1050℃下焙烧，去除型壳中水分、残留模料、NH₄Cl等，消除气体来源，提高型壳透气性，防止涡壳产生气孔缺陷；

步骤12、浇注

当型壳温度为850-1050℃时向型壳中浇铸合金液；

步骤13、脱壳

待合金液冷却凝固至室温后，去除合金外部的型壳，获得涡壳铸件；

步骤14、后处理

去除浇冒口、碱煮、检验、入库。

本发明的特点还在于，