[发明专利]涡轮总成的铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种增压器部件的加工工艺，尤其涉及一种涡轮总成的铸造工艺。

背景技术

现有增压器由于发动机实际用途需要和应用的范围不断扩大，船用增压器一般包括涡轮总成、中间体总成和压气机总成几部分。而涡轮总成一般包括涡轮叶片、涡轮盘和主轴三部分。对应涡轮总成的结构，其加工工艺通常有两种方式，一种是将涡轮叶片、涡轮盘和主轴三部分分别制造，然后将涡轮叶片与涡轮盘通过固定件相互固定连接，然后再将主轴安装，这种工艺中对固定件的要求比较高，因为涡轮盘和叶片都是高速旋转的，需要足够的强度将两者很好的连接，同时在安装工艺中也需要比较严格的安装标准，以保证两者能很好的配合连接。第二种方式是制作整体模具，关于制作模具方面，在专利文件中较常见的是制作涡轮叶片的方法，如中国专利“燃气涡轮叶片及其制造方法和用途(CN1034828C)”，公开了一种涡轮叶片，是通过镍基合金制成。还有中国专利：“制造涡轮叶片的方法(CN100390377C)”，在用于制造涡轮叶片的方法中，呈涡轮叶片基本形状的铸件在铸模中制造，为了完成涡轮叶片，铸件然后被进行去除材料的机加工。一般制造的整体模具大部分为蜡模，但是由于涡轮总成的结构比较庞大，因此在移动或者运输过程中很容易损坏，而且加工的周期比较长。

发明内容

本发明主要是提供了一种结构稳定性好，连接牢固，工艺步骤简单直接成型，铸造中基本无报废的涡轮总成的生产工艺；解决现有技术所存在的涡轮总成的生产工艺中结构稳定性不够好，蜡模搬运复杂，容易造成浪费的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种涡轮总成的铸造工艺，第一步，在涡轮叶片模具内浇铸涡轮叶片；第二步，在浇铸成型后的涡轮叶片的一端开设拉筋孔；第三步，利用拉筋将多个叶片串接为环形体，在涡轮叶片形成的环形体的中心留有涡轮盘形状的空间；第四步，将串接好的环形叶片放入涡轮盘模具内进行二次浇铸，将涡轮盘浇铸成型；第五步，将浇铸成型的涡轮盘和涡轮叶片形成的整体安装在摩擦焊接机上利用摩擦焊接将主轴与涡轮盘固定；其中涡轮叶片的浇铸温度不低于涡轮盘的浇铸温度。由于涡轮盘所需承受的强度大于涡轮叶片，为了降低成本，两者需要采用不同的材料制作，所以先将涡轮叶片铸造成型，成型后的涡轮叶片再利用拉筋串接呈环形留出中间涡轮盘的空间，利用拉筋将涡轮片串接成环形固定了各个涡轮叶片之间的距离，提高浇铸成型的涡轮总成的结构稳定性和性能的可靠性。涡轮叶片串接好后放入模具内进行第二次浇铸，浇铸成型涡轮盘，并将涡轮叶片与涡轮盘浇铸成型一个整体，成型后的涡轮盘和涡轮叶片两者连接牢固，稳定性好，为了保证在第二次成型时不影响已经成型的涡轮叶片，故此涡轮盘的铸造温度要低于涡轮叶片的成型温度。将融为一体成型后的涡轮盘和涡轮叶片再放入摩擦焊接机上安装主轴，由此涡轮总成生产完成。按照本发明的工艺生产的涡轮总成省去了涡轮盘和涡轮叶片之间的连接结构，使得涡轮叶片和涡轮盘成为一体的，结构牢固强度好，在涡轮总成运转过程中运行稳定，可靠性高。同时由于涡轮盘是直接成型的，不需要再采用蜡模进行浇铸，工艺简单了，同时也不需要考虑蜡模的运输和安装问题。

作为优选，所述的第三步内的首先将多个涡轮叶片串接成半圆环，串接成半圆环后，将串接的拉筋的两端加温后敲扁，敲扁的拉筋长度不大于5mm；按照上述方法同理再制作一个由涡轮叶片串接而成的半圆环，将两个半圆环对接，敲扁的拉筋穿入相邻的涡轮叶片的拉筋孔内。涡轮叶片先后串接为两个半圆形，然后再构成一个整体的环形，此种方法形成的涡轮叶片环形体结构稳定，对涡轮盘的成型效果好。

作为优选，所述的涡轮叶片采用K418材料，在1650℃～1750℃进行浇铸，然后空冷2～4h后进行下步工艺。作为优选，所述的涡轮盘采用GH2132高温合金材料，在1250℃～1400℃进行浇铸，然后空冷6～8h后进行下一步工艺。涡轮盘所采用的材料的强度大于涡轮叶片采用材料的强度，可以保证涡轮总成的运行稳定性。

因此，本发明的涡轮总成的铸造工艺，具有下述优点：1、将涡轮叶片和涡轮盘通过两次浇铸一体成型，省略了将涡轮叶片和涡轮盘之间的连接件，提高了涡轮总成的运行稳定性；2、将涡轮叶片与涡轮盘直接一体成型制作，工艺步骤简单，不用采用蜡模，而且不会因为蜡模的运输损坏蜡模而造成浪费，成本低，工艺简单；3、采用涡轮盘的浇铸温度低于涡轮叶片的浇铸温度，保证成型的稳定性和完整性，提高整体工艺的成型效果。

具体实施方式：

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

一种涡轮总成的铸造工艺，第一步，在涡轮叶片模具内采用K418材料，在1700℃左右进行浇铸成型涡轮叶片，然后将涡轮叶片空冷3小时左右；第二步，在浇铸成型后的各个涡轮叶片的一端开设拉筋孔；第三步，将多个涡轮叶片先串接成半圆环，串接成半圆环后，将串接的拉筋的两端加温后敲扁，敲扁的拉筋长度不大于5mm；按照上述串接方法同理再制作一个由涡轮叶片串接而成的半圆环，将两个半圆环对接，敲扁的拉筋穿入相邻的涡轮叶片的拉筋孔内，在涡轮叶片形成的环形体的中心留有涡轮盘形状的空间；第四步，将串接好的环形叶片放入涡轮盘模具内进行二次浇铸，涡轮盘采用GH2132高温合金材料，在1300℃左右进行涡轮盘浇铸成型，浇铸成型后的涡轮盘与涡轮叶片成为一个整体，然后将这个整体空冷7小时左右；第五步，将浇铸成型的涡轮盘和涡轮叶片形成的整体安装在摩擦焊接机上利用摩擦焊接将主轴与涡轮盘固定。