一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機殼的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機殼的工藝，該工藝包括如下工藝步驟：1)制芯；2)制備砂型；3)組裝、烘干、預(yù)熱；4)熔煉ZL101A鋁合金；5)澆注：澆注溫度為約690℃；6)清理，熱處理及機加工。其中主要通過對鑄造型砂進(jìn)行改進(jìn)以降低鑄件的廢品率，采用本發(fā)明工藝制備的渦輪增壓器壓氣機殼的粘砂、氣孔、裂紋、冷隔、縮孔、疏松等缺陷率在3％以下；鑄件的力學(xué)性能經(jīng)過測試可達(dá)：抗拉強度≥320MPa，屈服強度≥285MPa，延伸率≥4.8％，硬度≥90HB，金相3級以上。完全滿足使用要求。
【專利說明】一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機殼的工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及鋁合金鑄造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪增壓器的壓氣機殼是渦輪增壓器上的重要增壓部件，廢氣渦輪增壓原理就是利用發(fā)動機排出的廢氣來驅(qū)動葉輪從而經(jīng)壓氣殼壓縮空氣來提高進(jìn)氣壓力增加充氣量的。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速增快時，廢氣排出速度與渦輪壓氣機轉(zhuǎn)速也同步增快，此時葉輪就壓縮更多的空氣進(jìn)入壓氣機殼內(nèi)，這樣就可以使更多的空氣壓到發(fā)動機的氣缸里，使發(fā)動機燃料充分燃燒，增加了發(fā)動機效率，產(chǎn)生更大的動力，降低廢氣排放。而增加發(fā)動機的進(jìn)氣壓力，主要是靠裝在發(fā)動機上的廢氣渦輪增壓器來實現(xiàn)的。
[0003]渦輪增壓器中的壓氣機殼為渦輪重要部件，隨著汽車渦輪增壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對其結(jié)構(gòu)、機械性能要求和使用壽命有了更高的要求。
[0004]由于渦輪增壓器壓氣機殼壁薄、形狀復(fù)雜，當(dāng)采用常規(guī)鑄造型砂進(jìn)行重力鑄造時，廢品率高，達(dá)到20%以上；且鑄件性能僅為:抗拉強度200MPa，延伸率3.5%，硬度75HB。CN201110112326.X公開了一種渦輪增壓器壓氣機殼的低壓鑄造工藝，鑄造成型的渦輪增壓器壓氣機殼具有良好的機械性能，和良好的切削加工性能，其力學(xué)性能優(yōu)良，抗拉強度≤280MPa，屈服強度≤280MPa，延伸率≤4%，硬度≤90HB，金相3級以上。雖然該文獻(xiàn)公開的方法提高了鑄件的強度，但其并沒有公開其廢品率指標(biāo)是否有所改善，況且低壓鑄造需要成套的設(shè)備，設(shè)備投入和維護費用高，增加了鑄件的成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機殼的工藝，相比于傳統(tǒng)的重力鑄造工藝，本發(fā)明主要通過對鑄造型砂的改進(jìn)，從而大幅提高鑄件的成品率和鑄件的力學(xué)性能，既降低了鑄件成本，又提高了鑄件的力學(xué)性能。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本申請采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機殼的工藝，所述工藝包括如下步驟:
[0008]I)制芯:根據(jù)渦輪增壓器壓氣機殼內(nèi)部流道的形狀、尺寸，用高強度覆模砂燒結(jié)制備砂芯；
[0009]2)制備砂型:根據(jù)渦輪增壓器壓氣機殼外部形狀輪廓利用鑄造型砂制備砂型，該鑄造型砂以重量份計有下列原料組成:石英原砂新砂60-64份，石英原砂舊砂24-28份，電解鋁渣粉料3-5份，鋯英砂4-6份，空心微珠1-6份，粘結(jié)劑料漿16-18份，水22-26份；其中，石英原砂新砂的粒度為100-200目，石英原砂舊砂的粒度為150-250目，電解鋁渣粉料和鋯英砂的粒度為-300目，空心微珠的粒度約為10-60 μ m，粘結(jié)劑以重量百分?jǐn)?shù)計由下列組分組成:淀粉36-40%，呋喃樹脂6-8%，鈣基膨潤土 14-16%，-100目甘蔗渣纖維素粉3-5 %，硬脂酸鋅1-2 %，三聚磷酸鈉2-3 %，余量為水；
[0010]3)組裝、烘干、預(yù)熱:將砂芯與砂型組裝，烘干后預(yù)熱至200-220°C ；[0011]4)熔煉ZLlOlA鋁合金；
[0012]5)澆注:澆注溫度為約690°C ；
[0013]6)清理，熱處理及機加工。
[0014]其中電解鋁渣粉料可通過如下方法獲得:將從電解鋁廠回收的電解鋁渣通過除雜除污處理并清洗干凈，烘干后進(jìn)行球磨，球磨后過300目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到-300目的電解鋁渣粉料。
[0015]本發(fā)明主要通過對鑄造型砂性能的調(diào)整來改善鑄件的成品率和鑄件性能。其中型砂骨料采用石英原砂新砂、石英原砂舊砂搭配，節(jié)省原料成本；添加適量鋯英砂可提高型砂的耐火度，使得鑄型耐澆性能提高。創(chuàng)造性的在型砂中添加電解鋁渣粉料，解決了電解鋁渣廢料回收的問題，節(jié)省成本，同時發(fā)現(xiàn)由于電解鋁渣粉料中含有殘余的鋁和氧化鋁，與被鑄鋁合金同質(zhì)成分，可改善鋁合金的表面質(zhì)量，起到了意料不到的技術(shù)效果。添加適量的空心微珠改善了鑄型的透氣性能；同時通過幾種粉料的粒度搭配，既使得鑄型透氣性能好，降低鑄造缺陷，又使得鑄件的表面光潔。采用以淀粉為主的全新的粘結(jié)劑，使得由該型砂制備的鑄型澆注時強度、鑄后潰散性優(yōu)異。
[0016]經(jīng)過大量的實驗統(tǒng)計，采用本發(fā)明工藝制備的渦輪增壓器壓氣機殼的粘砂、氣孔、裂紋、冷隔、縮孔、疏松等缺陷率在3%以下；同時意外的發(fā)現(xiàn)，除了成品率提高外，鑄件的力學(xué)性能相比傳統(tǒng)重力鑄造也顯著提升，經(jīng)過測試:抗拉強度≥320MPa，屈服強度≥285MPa，延伸率≥4.8%，硬度≥90HB，金相3級以上。完全滿足使用要求。
【具體實施方式】
[0017]實施例一
[0018]一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機殼的工藝，所述工藝包括如下步驟:
[0019]I)制芯:根據(jù)渦輪增壓器壓氣機殼內(nèi)部流道的形狀、尺寸，用高強度覆模砂燒結(jié)制備砂芯；
[0020]2)制備砂型:根據(jù)渦輪增壓器壓氣機殼外部形狀輪廓利用鑄造型砂制備砂型，該鑄造型砂以重量份計有下列原料組成:石英原砂新砂60份，石英原砂舊砂28份，電解鋁渣粉料3份，鋯英砂6份，空心微珠1份，粘結(jié)劑料漿18份，水22份；其中，石英原砂新砂的粒度為100-200目，石英原砂舊砂的粒度為150-250目，電解鋁渣粉料和鋯英砂的粒度為-300目，空心微珠的粒度約為10-60μπι，粘結(jié)劑以重量百分?jǐn)?shù)計由下列組分組成:淀粉36%，呋喃樹脂8 %，鈣基膨潤土 14 %，-100目甘蔗渣纖維素粉5 %，硬脂酸鋅I %，三聚磷酸鈉3 %，余量為水；
[0021]3)組裝、烘干、預(yù)熱:將砂芯與砂型組裝，烘干后預(yù)熱至200-220°C ；
[0022]4)熔煉ZLlOlA鋁合金；
[0023]5)澆注:澆注溫度為約690°C ；
[0024]6)清理，熱處理及機加工。
[0025]實施例二
[0026]一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機殼的工藝，所述工藝包括如下步驟:
[0027] I)制芯:根據(jù)渦輪增壓器壓氣機殼內(nèi)部流道的形狀、尺寸，用高強度覆模砂燒結(jié)制備砂芯；[0028]2)制備砂型:根據(jù)渦輪增壓器壓氣機殼外部形狀輪廓利用鑄造型砂制備砂型，該鑄造型砂以重量份計有下列原料組成:石英原砂新砂64份，石英原砂舊砂24份，電解鋁渣粉料5份，鋯英砂4份，空心微珠6份，粘結(jié)劑料漿16份，水26份；其中，石英原砂新砂的粒度為100-200目，石英原砂舊砂的粒度為150-250目，電解鋁渣粉料和鋯英砂的粒度為-300目，空心微珠的粒度約為10-60μπι，粘結(jié)劑以重量百分?jǐn)?shù)計由下列組分組成:淀粉40%，呋喃樹脂6 %，鈣基膨潤土 16 %，-100目甘蔗渣纖維素粉3 %，硬脂酸鋅2 %，三聚磷酸鈉2 %，余量為水；
[0029]3)組裝、烘干、預(yù)熱:將砂芯與砂型組裝，烘干后預(yù)熱至200-220°C ；
[0030]4)熔煉ZLlOlA鋁合金；
[0031]5)澆注:澆注溫度為約690°C ；
[0032]6)清理，熱處理及機加工。
[0033]實施例三
[0034]一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機殼的工藝，所述工藝包括如下步驟:
[0035]I)制芯:根據(jù)渦輪增壓器壓氣機殼內(nèi)部流道的形狀、尺寸，用高強度覆模砂燒結(jié)制備砂芯；
[0036]2)制備砂型:根據(jù)渦輪增壓器壓氣機殼外部形狀輪廓利用鑄造型砂制備砂型，該鑄造型砂以重量份計有下列原料組成:石英原砂新砂62份，石英原砂舊砂26份，電解鋁渣粉料4份，鋯英砂5份，空心微珠3份，粘結(jié)劑料漿17份，水24份；其中，石英原砂新砂的粒度為100-200目，石英原砂舊砂的粒度為150-250目，電解鋁渣粉料和鋯英砂的粒度為-300目，空心微珠的粒度約為10-60μπι，粘結(jié)劑以重量百分?jǐn)?shù)計由下列組分組成:淀粉38%，呋喃樹脂4%，鈣基膨潤土 15%，-100目甘蔗渣纖維素粉4%，硬脂酸鋅1.5%，三聚磷酸鈉
2.3%，余量為水；
[0037]3)組裝、烘干、預(yù)熱:將砂芯與砂型組裝，烘干后預(yù)熱至200_220°C ；
[0038]4)熔煉ZLlOlA鋁合金；
[0039]5)澆注:澆注溫度為約690°C ；
[0040]6)清理，熱處理及機加工。
[0041] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機殼的工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟: 1)制芯:根據(jù)渦輪增壓器壓氣機殼內(nèi)部流道的形狀、尺寸，用高強度覆模砂燒結(jié)制備砂芯； 2)制備砂型:根據(jù)渦輪增壓器壓氣機殼外部形狀輪廓利用鑄造型砂制備砂型，該鑄造型砂以重量份計有下列原料組成:石英原砂新砂60-64份，石英原砂舊砂24-28份，電解鋁渣粉料3-5份，鋯英砂4-6份，空心微珠1-6份，粘結(jié)劑料漿16-18份，水22-26份；其中，石英原砂新砂的粒度為100-200目，石英原砂舊砂的粒度為150-250目，電解鋁渣粉料和鋯英砂的粒度為-300目，空心微珠的粒度約為10-60 μ m，粘結(jié)劑以重量百分?jǐn)?shù)計由下列組分組成:淀粉36-40 %，呋喃樹脂6-8 %，鈣基膨潤土 14-16 %，-100目甘蔗渣纖維素粉3_5 %，硬脂酸鋅1_2%，三聚磷酸鈉2-3%，余量為水； 3)組裝、烘干、預(yù)熱:將砂芯與砂型組裝，烘干后預(yù)熱至200-220°C； 4)熔煉ZLlOlA鋁合金； 5)澆注:澆注溫度為約690°C； 6)清理，熱處理及機加工。
2.如權(quán)利要求1所述的一種重力鑄造渦輪增壓器壓氣機殼的工藝，其特征在于，其中電解鋁渣粉料可通過如下方法獲得:將從電解鋁廠回收的電解鋁渣通過除雜除污處理并清洗干凈，烘干后進(jìn)行球磨，球磨后過300目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到-300目的電解鋁渣粉料。
【文檔編號】B22C1/26GK104014747SQ201410242122
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】朱小英 申請人:朱小英