[发明专利]湿型铸造车用涡轮增压器壳体的方法

说明书

本发明公开了一种湿型铸造车用涡轮增压器壳体的方法，利用本发明可显著节约原砂资源，降低铸造技术难度。本发明通过下述技术方案予以实现：利用传统的潮模砂进行造型，在砂型中以直浇道为中心，对称布置一箱四件的砂箱；直浇道连通上砂箱及下砂箱，直浇道底端设置横浇道，末端设置纵截面形状为矩形的浇口窝，同时在横浇道远端设置内浇道，且每个涡壳铸件均通过两个内浇道与涡壳铸件连通；在对称直浇道两边的砂芯下芯，安放陶瓷过滤片和随型冷铁，完成制芯；在每个涡壳底部与流道相贯的热节部位放置随型冷铁；结合对比缩松缩孔缺陷的模拟结果，确定最佳工艺参数；在中频感应炉中，金属液由浇口杯自上而下进入，从不同内浇口进入型腔，完成充型。

技术领域

本发明涉及涡轮增压器领域，尤其是汽车用涡轮增压器壳体的生产方法技术领域，具体涉及一种生产汽车用涡轮增压器壳体的湿型铸造方法。

背景技术

涡轮增压器被广泛应用于大型农业、工程、矿山机械载重汽车、大型客车及船舶上。涡轮增压器能使汽车发动机功率提高，油耗降低，噪音和排污减少，有效改善发动机动力、经济和环保性能。在很多汽、柴油机上，为了不断提高其发动机的功效，达到减少废气排放和节约燃油的目的，会采用涡轮增压器技术。涡轮增压(Turbocharger)，是一种利用内燃机运作产生的废气驱动空气压缩机(Air-compressor)的技术。简单来说，涡轮增压器是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。增压器技术的使用是提高发动机效率、降低燃油消耗、减少废气排放的有效手段，它能有效提高发动机功率和燃油经济性，功率可以提高30％以上，燃油消耗可以降低20％以上。但一些不正确的使用易造成其早期磨损，使柴油机功率下降，甚至不能正常运转，严重时柴油机启动困难，启动后柴油机加负荷冒蓝烟，涡轮增压器失灵，使柴油机无法工作。

涡轮增压器主要由涡轮部分和涡壳部分组成，具体由压气机壳、涡轮增压器壳体、压气机叶轮、涡轮、中间体和喷嘴环等部分构成。

涡轮增压器工作过程中，涡轮壳体总是承受随发动机曲轴转角变化而变化的温度载荷，在交变温度和交变应力的耦合作用下，涡轮壳体不断累积的塑性变形容易导致裂纹萌生、扩展甚至断裂。涡轮壳体的破坏主要是由于在交变温度和交变应力的耦合作用下，不断累积的塑性变形导致裂纹萌生、扩展而致。由于涡轮增压器工作环境恶劣，通常在500℃以上高温和10～20万转/分钟的高转速下工作.且与发动机共用一套润滑系统，润滑条件差，若使用维护不当，极易损坏，使发动机无法正常工作。涡壳是涡轮增压器的关键零件，其节能及尾气处理的效果主要与气道形状有关，涡壳的材料通常采用球墨铸铁或高镍球墨铸铁。涡壳增压器壳体形状复杂，涡轮在高温下高速旋转，要求材料具有良好的铸造性能，同时需要具有良好的高温性能。材料要尽可能不发生相变或尽量减少相变，因相变会造成产品体积的变化，使之产生内应力或变形，影响产品的使用性能和寿命。涡轮壳在加工过程中由于工序分散及形位公差难以保证，中间壳侧销孔漏加工会导致产品质量不合格，存在的室温塑性较低、850℃以上抗氧化能力不足和难加工。在加工中，涡轮增压器零部件尤其是壳体，是影响其品质和加工成本的重要因素。随着该技术的开发及应用，汽油发动机的废气温度已由原来的数百度提升至1050℃以上，这样，涡轮增压器壳体(简称涡壳)必须具备高的高温强度、抗蠕变性、抗氧化性、抗腐蚀性和尺寸稳定性等。显然，传统的铁素体球铁和高硅钼球铁已不能胜任上述性能，必须选择和开发高温综合性能优异的合金来满足涡壳制造苛刻的材质要求。能够保障涡轮增压器壳体等零部件在高温严苛环境下正常工作的铸铁、耐热合金钢等耐高温材料，虽然性能优越、应用广泛，但其强度高、韧性好、加工硬化现象严重等难加工特性给切削刀具产品带来了极大的挑战，因此涡轮增压器的涡轮壳必须能在850℃至1,300℃以上的温度范围内正常工作。在这种极端高温下运行必须选用耐高温合金材料，如1.4826、1.4837、1.4848和1.4849等典型的耐热合金材料。耐高温合金材料虽然极大地提升了涡轮增压器的性能和品质，但其硬度高、韧性好、难切削的特性却也给加工刀具带来了严峻的挑战，再加上涡轮壳本身的零件外形极其不规则，刚性和装夹稳定性差，导致刀具寿命非常低。