一種汽車增壓渦輪的環(huán)保型制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬熔模精密鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種汽車增壓渦輪的環(huán)保型制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]模精密鑄造是一種先進(jìn)的鑄造成形工藝，多用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、薄壁、精密增壓渦輪成形，在精密首飾、航空發(fā)動機(jī)以及其他精密成型件方面具有巨大的優(yōu)勢，傳統(tǒng)的熔模精密鑄造工藝是用易熔的材料(如蠟料)制成可熔性模型(簡稱熔模)，在其上涂覆若干層特制的耐火涂料，經(jīng)過干燥和硬化形成一個整體模組，再從模組中熔失熔模從而獲得中空的模殼，然后將模殼進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，最后在其中澆注熔融的金屬而得到的增壓渦輪的方法。目前在熔模精密鑄造的生產(chǎn)過程中多用陶瓷砂，鑄造結(jié)束后打碎的模殼存在著型砂回收困難，對環(huán)境污染大的問題，因此，尋找一種高性能、環(huán)保的模殼制備方法非常有必要。
[0003]全球汽車產(chǎn)量仍在持續(xù)增長，由于降低油耗和改善城市空氣質(zhì)量的要求，對低能耗高性能發(fā)動機(jī)需求量也在日益增大，渦輪增壓器能顯著提高發(fā)動機(jī)功率、改善排放、降低油耗，因而采用帶渦輪增壓器的小型發(fā)動機(jī)來替代自然吸氣的發(fā)動機(jī)是現(xiàn)代汽車工業(yè)的一個基本趨勢，由于渦輪增壓渦輪承受的是發(fā)動機(jī)高溫高壓的廢氣，乘用車柴油機(jī)排放廢氣溫度最高大約為850°C，而汽油機(jī)則可達(dá)1050°C，增壓器葉輪和渦輪尺寸不大，一般直徑不超過1001111]1，但轉(zhuǎn)速很高，最高達(dá)2500001'/1]1；[11，在惡劣的工作環(huán)境下連續(xù)高速工作，所以對材料和性能的要求非常高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于以上技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種環(huán)保精鑄模殼的制備方法，可以高效的得到鑄造模殼，并且采用環(huán)保材料，保護(hù)了環(huán)境與資源。
[0005]本發(fā)明完整的技術(shù)方案包括:
[0006](I)制備模殼，包括:a.根據(jù)所要得到增壓渦輪的形狀制備相應(yīng)的蠟?zāi)?、澆注系統(tǒng)、冒口，并粘結(jié)成蠟?zāi)＝M;b.采用合適配比的鋯英粉，硅溶膠，細(xì)木肩，正辛醇，鋁酸鈷混合攪拌制得面層涂料，涂覆蠟?zāi)＝M后掛面砂，面砂組分為氧化鋁砂和細(xì)木肩，c.采用合適配比的凹凸棒土粉、莫來石粉、農(nóng)作物秸桿纖維、硅酸乙酯水解液混合攪拌制得背層涂料，涂覆蠟?zāi)＝M后掛背砂，重復(fù)掛背砂數(shù)次后封漿干燥，d.脫蠟焙燒得到模殼。
[0007](2)合金配料，所述的合金按原子百分比的化學(xué)成分包含:Al:40.0?43.0at%、V:0.6?1.3at%、Cr:0.4?1.6at%、Nb:2?6at%，B:0.2?0.8at%，C:1.0?I.3at%，其余為Ti。
[0008](3)熔煉澆注，將步驟(2)中所述的合金組分加入感應(yīng)熔煉爐的坩禍中，抽真空到10 一 4Pa,吹入氬氣保護(hù)，加載功率至350-400KW，加熱20-25min后溫度到達(dá)1600-1800°C，合金材料完全融化后保溫10分鐘，隨后翻轉(zhuǎn)坩禍，在真空感應(yīng)熔煉爐中翻轉(zhuǎn)坩禍，將合金液澆注至步驟(I)所得模殼中。
[0009](4)冷卻至室溫后破真空，將模殼打破，得到增壓渦輪。
[0010](5)對增壓渦輪進(jìn)行熱處理，表面噴砂清理等工序后得到成品。
[0011]本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)，采用細(xì)木肩、農(nóng)作物秸桿纖維作為制殼材料，降低了耐火材料的使用量，既有利于環(huán)保，并采用合理的配比，在保證型殼強(qiáng)度的前提下增加了透氣性，背層涂料中的凹凸棒土為多孔材料，有利于排氣，降低了增壓渦輪氣孔缺陷，增加了成品率，同時使模殼降低了重量，并且原料易得。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0013](I)制備模殼，包括:a.根據(jù)所要得到增壓渦輪的形狀制備相應(yīng)的蠟?zāi)?、澆注系統(tǒng)、冒口，并粘結(jié)成蠟?zāi)＝M;b.采用合適配比的鋯英粉，硅溶膠，細(xì)木肩，正辛醇，鋁酸鈷混合攪拌制得面層涂料，涂覆蠟?zāi)＝M后掛面砂，面砂組分為氧化鋁砂和細(xì)木肩，c.采用合適配比的凹凸棒土粉、莫來石粉、農(nóng)作物秸桿纖維、硅酸乙酯水解液混合攪拌制得背層涂料，涂覆蠟?zāi)＝M后掛背砂，重復(fù)掛背砂數(shù)次后封漿干燥，d.脫蠟焙燒得到模殼。
[0014](2)合金配料，所述的合金按原子百分比的化學(xué)成分包含:Al:40.0?43.0at%、V:
0.6?1.3at%、Cr:0.4?1.6at%、Nb:2?6at%，B:0.2?0.8at%，C:1.0?I.3at%，其余為Ti。
[0015](3)熔煉澆注，將步驟(2)中所述的合金組分加入感應(yīng)熔煉爐的坩禍中，抽真空到10 一 4Pa,吹入氬氣保護(hù)，加載功率至350-400KW，加熱20-25min后溫度到達(dá)1600-1800°C，合金材料完全融化后保溫10分鐘，隨后翻轉(zhuǎn)坩禍，在真空感應(yīng)熔煉爐中翻轉(zhuǎn)坩禍，將合金液澆注至步驟(I)所得模殼中。
[0016](4)冷卻至室溫后破真空，將模殼打破，得到增壓渦輪。
[0017](5)對增壓渦輪進(jìn)行熱處理，表面噴砂清理等工序后得到成品。
[0018]另外，具體的，所述的模殼的具體制備工藝為:
[0019](I)制備蠟?zāi)?，根?jù)所要得到增壓渦輪的形狀制備相應(yīng)的蠟?zāi)?、澆注系統(tǒng)、冒口，并粘結(jié)成蠟?zāi)＝M；
[0020](2)面層涂料制備，將鋯英粉、硅溶膠、細(xì)木肩、正辛醇、鋁酸鈷混合攪拌制得面層涂料，所述的鋯英粉粒度為300目，細(xì)木肩粒度為240目，上述涂料組分的重量配比為:鋯英粉:硅溶膠:細(xì)木肩:正辛醇:鋁酸鈷=(1800-2000): (140-160): (100-200): (1-2): (2-5);
[0021](3)掛面砂:將所述蠟?zāi)＝M浸入面層涂料池中，隨后取出，在旋轉(zhuǎn)條件下向其表面吹風(fēng)使其涂覆均勻，所述的吹風(fēng)時間為30s-60s，優(yōu)選為40s;隨后在旋轉(zhuǎn)條件下向其表面灑面砂，所述的面砂為面砂組分為氧化鋁砂和細(xì)木肩，重量配比為氧化鋁砂:細(xì)木肩=(10-15):1，氧化鋁砂的粒度為80-100目，細(xì)木肩粒度為160-200目；將涂掛好面砂的蠟?zāi)＝M干燥12-1811，優(yōu)選為1511;
[0022](4)背層涂料制備，將凹凸棒土粉、莫來石粉、農(nóng)作物秸桿纖維、硅酸乙酯水解液混合攪拌制得背層涂料，所述的凹凸棒土粉粒度為240目，莫來石粒度為240目，農(nóng)作物秸桿纖維直徑為2-3mm，硅酸乙酯水解液二氧化硅含量為20%，上述涂料組分的重量配比為:凹凸棒土粉:莫來石粉:農(nóng)作物秸桿纖維:硅酸乙酯水解液=(350-500): (1800-2000): (50-120):(2-4)；
[0023](5)掛背砂，將步驟(3)中干燥后的蠟?zāi)＝M浸入背層涂料池中，隨后取出，在旋轉(zhuǎn)條件下向其表面吹風(fēng)使其涂覆均勻，所述的吹風(fēng)時間為40s-80s，優(yōu)選為60s;隨后在旋轉(zhuǎn)條件下向其表面灑背砂，所述的背砂組分為莫來石粗粉和農(nóng)作物秸桿纖維，重量配比為莫來石粗粉:農(nóng)作物秸桿纖維=(10-15):1，莫來石粗粉的粒度為40-60目，農(nóng)作物秸桿纖維直徑為4-6mm;將涂掛好背砂的蠟?zāi)＝M干燥12_18h，優(yōu)選為15h;
[0024](6)重復(fù)步驟(4)和步驟(5)2-4次，直到模殼厚度達(dá)到6-10mm，優(yōu)選為8mm，封漿后干燥；
[0025](7)將步驟(6)封漿干燥后的模殼進(jìn)行蒸汽脫蠟，脫蠟壓力為0.4MPa?0.8MPa，脫錯時間為6min?8min，送入高溫電阻爐中，以2_4°C/min的升溫速率升溫至300_450°C，保溫
1.5h，隨后以6-10°C/min的升溫速率升溫至750-800°C，保溫1.5h，隨后以2-4°C/min的升溫速率升溫至1100-1250°C，保溫4h，隨爐冷卻，得到環(huán)保精鑄模殼。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種汽車增壓渦輪的環(huán)保型制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)制備模殼，包括:a.根據(jù)所要得到增壓渦輪的形狀制備相應(yīng)的蠟?zāi)?、澆注系統(tǒng)、冒口，并粘結(jié)成蠟?zāi)＝M;b.采用合適配比的鋯英粉，硅溶膠，細(xì)木肩，正辛醇，鋁酸鈷混合攪拌制得面層涂料，涂覆蠟?zāi)＝M后掛面砂，面砂組分為氧化鋁砂和細(xì)木肩，c.采用合適配比的凹凸棒土粉、莫來石粉、農(nóng)作物秸桿纖維、硅酸乙酯水解液混合攪拌制得背層涂料，涂覆蠟?zāi)＝M后掛背砂，重復(fù)掛背砂數(shù)次后封漿干燥，d.脫蠟焙燒得到模殼。 (2)合金配料，所述的合金按原子百分比的化學(xué)成分包含:Al:40.0?43.0at%、V:0.6?1.3at%、Cr:0.4?1.6at%、Nb:2?6at%，B:0.2?0.8at%，C:1.0?I.3at%，其余為Ti。 (3)熔煉澆注，將步驟(2)中所述的合金組分加入感應(yīng)熔煉爐的坩禍中，抽真空到10—4Pa,吹入氬氣保護(hù)，加載功率至350-400KW，加熱20-25min后溫度到達(dá)1600-1800°C，合金材料完全融化后保溫10分鐘，隨后翻轉(zhuǎn)坩禍，在真空感應(yīng)熔煉爐中翻轉(zhuǎn)坩禍，將合金液澆注至步驟(I)所得模殼中。 (4)冷卻至室溫后破真空，將模殼打破，得到增壓渦輪。 (5)對增壓渦輪進(jìn)行熱處理，表面噴砂清理等工序后得到成品。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車增壓渦輪的環(huán)保型制備方法，包括制備模殼，合金配料，熔煉澆注，冷卻，后處理等步驟，本發(fā)明采用TiAl基的鈦鋁化合物作為增壓渦輪材料，可在高溫下長時間連續(xù)工作，提高了性能和使用壽命，采用細(xì)木屑、農(nóng)作物秸稈纖維作為制殼材料，降低了耐火材料的使用量，既有利于環(huán)保，并采用合理的配比，在保證型殼強(qiáng)度的前提下增加了透氣性，并采用多孔材料凹凸棒土，有利于排氣，降低了增壓渦輪氣孔缺陷，增加了成品率，同時使模殼降低了重量。
【IPC分類】B22C3/00, B22C9/04, C22C14/00, F01D5/02
【公開號】CN105506377
【申請?zhí)枴緾N201511008426
【發(fā)明人】劉全英, 韓哲, 陳衍玲
【申請人】青島博泰美聯(lián)化工技術(shù)有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月29日