一种涡轮增压器压叶轮的半固态压铸成形方法技术

本发明专利技术涉及一种涡轮增压器压叶轮的半固态压铸成形方法，属于涡轮增压器压叶轮制造与半固态压铸成形技术领域。该方法是将半固态坯料或浆料压入或浇入压铸机料杯，通过压射杆将料杯中的半固态坯料或浆料通过直浇道空腔压入模具型腔，直接充型，制备得到压叶轮产品。采用该方法制备的压叶轮产品具有流程短，尾料少，成本低，性能优异等优点，有广泛的市场应用前景。

Semi solid die casting forming method for turbocharger compressor impeller

The invention relates to a semi solid die casting forming method of a turbocharger pressure wheel, which belongs to the technical field of the manufacture of the turbocharger impeller and the semi-solid die casting forming. This method is the semi-solid slurry or pressed or poured into the die casting machine feed cup, through an injection rod material cup semi solid billets or slurry through the sprue cavity pressure into the mold cavity, direct filling, prepared for impeller products. The impeller pressure product prepared by the method has the advantages of short flow, less tailing, low cost, excellent performance and other advantages, has broad market prospects.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种涡轮增压器用压叶轮的半固态压铸成形方法，属于涡轮增压器压叶轮制造与半固态压铸成形

技术介绍
涡轮增压器广泛应用于汽车，船舶，工程机械，电力，军工，航天航空等领域。压叶轮是涡轮增压器的核心零部件，其形状复杂，如图1所示，工作条件苛刻，性能要求高，因此制备难度大。压叶轮传统制备技术有两1种：铸造和锻造机加工。铸造压叶轮存在铸造缺陷，性能低，不能满足苛刻条件使用要求。锻造机加工压叶轮性能优异，但制备成本高，广泛应用受到限制。半固态压铸成形技术是一种新的涡轮增压器制备技术(专利：WO2007/010181A2)。制备的压叶轮产品性能优异，成本相对锻造机加工压叶轮大幅度降低，因此受到广泛关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发一种压叶轮的半固态压铸成形方法，采用该方法制备的压叶轮产品性能优异，与锻造机加工产品相当，工艺进一步简化，成本进一步降低，基本达到铸造压叶轮产品成本水平。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种涡轮增压器压叶轮的半固态压铸成形方法，包括如下步骤：将半固态坯料或浆料压入或浇入压铸机料杯，通过压射杆将半固态坯料或浆料通过直浇道空腔压入模具型腔，直接充型，制备得到压叶轮产品。所述的半固态坯料或浆料由液态金属在外场作用下直接凝固到固相线与液相线之间的温度得到。在上述方法中，除了压叶轮产品外，最终还得到尾料，所述的尾料包括直浇道和料饼；所述的直浇道直径小于等于料饼直径，直浇道与料饼之间的尺寸差形成一个台阶，以去除坯料表面的氧化皮。料饼厚度L与直浇道直径R之间的比值L/R在0.5至2.5之间；直浇道直径R与压叶轮外径D之间的比值R/D在0.2至1之间。采用上述半固态压铸成形方法制备涡轮增压器用压叶轮产品，所述的压叶轮由中心厚大部分与薄叶片组成，薄叶片数量为8片至30片，叶片沿外径均匀分布。所述的压叶轮外径尺寸为20mm至500mm；所述的压叶轮的叶片尺寸可以相同；或者所述的压叶轮包括大叶片和小叶片，两者尺寸不同，大、小叶片间隔沿外径均匀分布。本专利技术的优点：1)采用液态金属直接凝固过程中制备半固态坯料或浆料，减少工艺流程，降低制备成本。2)采用直浇道设计，减少尾料，提高材料利用率，降低成本。3)通过浇道设计，实现充型过程与凝固过程控制，提高产品质量，满足高性能使用要求。附图说明图1为压叶轮外形示意图。图1-1为压叶轮剖面示意图。图2为直接充型压叶轮产品示意图。主要附图标记：1中心厚大部分2叶片3压叶轮4直浇道5料饼6台阶具体实施方式如图1和图1-1所示，为半固态压铸成形压叶轮零件的外形和剖示图，压叶轮由中心厚大部分1与薄叶片2组成，薄叶片2数量为8片至30片，叶片2沿外径均匀分布；压叶轮3外直径尺寸可以为20mm至500mm，如图2中D所示；压叶轮叶片2由大叶片与小叶片间隔排列组成，大叶片与小叶片尺寸既可以相同，又可以不同。如图2所示，本专利技术涡轮增压器用压叶轮半固态压铸成形方法中，所用的半固态浆料或坯料由液态金属在外场作用下直接凝固到液相线与固相线之间的温度得到。将制备好的半固态坯料或浆料压入或浇入压铸机料杯，半固态坯料或浆料通过直浇道4空腔直接充型压叶轮3产品；直浇道4尺寸要稍小于或等于料饼5尺寸，直浇道4与料饼5之间通过尺寸差形成一个台阶6去除坯料表面氧化皮；为了实现顺序凝固，保证补压，料饼5厚度L与直浇道4直径R之间的比值L/R在0.5至2.5之间；为了保证压叶轮3完整充型，直浇道4直径与压叶轮3的外径有一定的比例关系，直浇道4直径R与压叶轮3外径D之间的比值R/D在0.2到1之间。实施例1：采用本专利技术制备外径20mm压叶轮产品，产品叶片数量8个，叶片尺寸完全一致，沿外径均匀分布。应用A356合金(液相线615℃，固相线555℃)制备半固态坯料。当合金熔体温度稳定达到660℃，将熔体转移至特定圆柱形容器中，熔体在容器中自然冷却，同时对容器施加搅动，当熔体温度降至570-580℃半固态温度区间，将半固态坯料压入压铸机料杯中。模具设计中直浇道直径为20mm，料饼直径为30mm，料饼厚度为50mm。压射杆将料杯中半固态坯料通过直浇道空腔压入型腔，直接充型，制备得到压叶轮样品。实施例2：采用本专利技术制备外径500mm压叶轮产品，产品叶片数量30个，大小叶片间隔沿外径均匀分布。应用A356合金(液相线615℃，固相线555℃)制备半固态浆料。当合金熔体温度稳定达到680℃，将熔体转移至特定圆柱形容器中，熔体在容器中自然冷却，同时对容器施加搅动，当熔体温度降至590-600℃半固态温度区间，将半固态浆料倒入压铸机料杯中。模具设计中直浇道直径为100mm，料饼直径为120mm，料饼厚度为50mm。压射杆将料杯中半固态坯料通过直浇道空腔压入型腔，直接充型，制备得到压叶轮样品。实施例3：采用本专利技术制备外径150mm压叶轮产品，产品叶片数量16个，大小叶片间隔沿外径均匀分布。应用A356合金(液相线615℃，固相线555℃)制备半固态浆料。当合金熔体温度稳定达到680℃，将熔体转移至特定圆柱形容器中，熔体在容器中自然冷却，同时对容器施加搅动，当熔体温度降至590-600℃半固态温度区间，将半固态浆料倒入压铸机料杯中。模具设计中直浇道直径为75mm，料饼直径为100mm，料饼厚度为100mm。压射杆将料杯中半固态坯料通过直浇道空腔压入型腔，直接充型，制备得到压叶轮样品。上述实施例制备得到的压叶轮产品抗拉强度大于390MPa，屈服强度大于300MPa，延伸率大于5％，晶粒尺寸小于120微米，压叶轮内部无铸造缺陷，疲劳寿命与锻造机加工压叶轮产品相当，远远高于铸造压叶轮产品，而制备成本与铸造压叶轮产品相当，远低于锻造机加工压叶轮产品，性价比优势明显。本专利技术中，压叶轮半固态压铸成形用坯料或浆料由液态金属熔体在外场作用下直接凝固到液相线与固相线之间的温度得到，半固态坯料或浆料通过直浇道设计直接充型压叶轮产品。应用该明方法制备的压叶轮产品外直径范围在20-500mm之间，叶片数量在8-30片之间，叶片尺寸可以完全相同，也可以大小不同均匀间隔排列。采用该方法制备的压叶轮产品具有流程短，尾料少，成本低，性能优异等优点，具有广泛的市场应用前景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮增压器压叶轮的半固态压铸成形方法，包括如下步骤：将半固态坯料或浆料压入或浇入压铸机料杯，通过压射杆将半固态坯料或浆料通过直浇道空腔压入模具型腔，直接充型，制备得到压叶轮产品。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮增压器压叶轮的半固态压铸成形方法，包括如下步骤：将半固态
坯料或浆料压入或浇入压铸机料杯，通过压射杆将半固态坯料或浆料通过直浇道空
腔压入模具型腔，直接充型，制备得到压叶轮产品。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器压叶轮的半固态压铸成形方法，其特征
在于：所述的半固态坯料或浆料由液态金属在外场作用下直接凝固到固相线与液相
线之间的温度得到。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压器压叶轮的半固态压铸成形方法，其特征
在于：该方法得到的尾料包括直浇道和料饼，所述的直浇道直径小于等于料饼直径，
直浇道与料饼之间的尺寸差形成一个台阶，以去除坯料表面的氧化皮。
4.根据权利要求1所述的涡轮增压器压叶轮的半固态压铸成形方法，其特征
在于：所述的料饼厚度与直浇道直径之间的比值在0....

【专利技术属性】
技术研发人员：朱强，李大全，和优锋，张帆，许小静，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11