[发明专利]涡轮增压器罩壳铸件铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造方法，特别是一种涡轮增压器罩壳铸件的铸造方法。

背景技术

涡轮罩壳是船用涡轮增压器的关键零部件，由于涡轮增压器工作环境恶劣，须保证内部的高温压缩气体在极高的压力下储存在涡壳内，因此要求罩壳部件材质具有良好的组织致密性和较高的韧性。

针对上述要求，零部件规定用球墨铸铁QT400-15牌号。铸件的机械性能要满足抗拉强度≥400MPa、屈服强度≥250MPa，延伸率≥15％，本体硬度130～180HBS；金相组织要求铁素体≥90％，球化率≥90％，石墨大小4～7级，不允许有碳化物存在。产品内部不允许存在任何铸造缺陷。该产品的技术指标特点为：要求铁素体≥90％，生产过程中需要对原材料严加控制。

涡轮增压器罩壳铸件的工作环境比较恶劣，因此对铸件的材质要求很高，产品检测需要在本体各指定部位取样，满足抗拉强度≥400MPa、屈服强度≥250MPa，延伸率≥15％，硬度130～180HBS。

该部件对铸件表面质量有着很高的要求，尤其不允许有粘砂、毛刺等外观质量缺陷的存在。

因此如何满足上述技术要求，成为成功铸造该铸件的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡轮增压器罩壳的铸造方法，以使生产出的涡轮增压器罩壳铸件能够满足上述技术要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

涡轮增压器罩壳的铸造方法，其步骤包括混砂、造型、制芯、合型、炉料熔炼、出铁球化和孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理及产品质量检验；其特征是：型板设计为一型二～八件，采取完全对称的型板布局，对应设二～八个铸件型腔；在铸造工艺中，采用若干个薄片式内浇道分散式浇注工艺：铁液从直浇道进入后经过直浇道下方设有陶瓷过滤网的过滤器，同时流入若干条完全对称的横浇道，之后分别经由薄片式内浇道进入铸件型腔，充满型腔；浇注温度控制在1380～1460℃；每个铸件型腔在相对铸件内浇道进口的远端侧的顶部端面设置两个保温冒口进行补缩。

本发明所述的出铁球化孕育处理工序包括出铁球化处理和硅铁孕育剂两次孕育两个环节。所加入的球化剂量为熔炼出铁量的1.0～2.5％，球化剂的化学成分重量百分比为：Mg 5.0～7.5％、RE 1.0～4.0％、Si 35～48％、Ca 1.0～3.0％及Fe余量，球化剂的粒度为3～25mm。所述的孕育剂两次孕育即一次出铁球化后加入铁液总重量0.2～0.5％的硅铁孕育剂，随后搅拌扒渣并补加铁液，并进行第二次孕育，将0.2～0.5％的硅铁孕育剂加到包面并进行搅拌扒渣。所用硅铁孕育剂的粒度为3～25mm，硅铁孕育剂的化学成分重量百分比为Si 72～75％、Al 0.4～1.5％、Ca 0.4～1.0％及Fe余量。

所述的浇注步骤中，铁液经球化剂孕育处理后，要保证铁液浇注温度在1380～1460℃。浇注过程中采用硫氧孕育剂进行随流孕育，所用硫氧孕育剂粒度为0.1～1.0mm，化学成分重量百分比为Si 70～76％、Al0.75～1.25％、Ca 0.75～1.25％、Ce 1.5～2.0％、S 0.5～0.8％、O 0.3～0.5％及Fe余量，加入量占铁液总量的百分比为0.05～0.2％。最后铸件产品的化学成分重量百分比为：C 3.2～3.8％、Si 2.0～3.0％、Mn≤0.45％、P≤0.07％、S≤0.03％、RE 0.01～0.04％、Mg 0.02～0.08％及Fe余量。

经以上的熔炼球化孕育处理使浇注后的产品具有球化率≥90％、铁素体≥90％、无碳化物的金相组织，以保证产品的机械性能要求。

为了获得没有缺陷的铸件产品，工艺上采取了以下措施：

(1)由于该铸件尺寸较小，设计为一型四件，采取完全对称的型板布局，保证了四个铸件在充型过程中处于完全相同的状态，进而得到质量状态相同的铸件，为之后的质量检测提供了保证和依据。

(2)采用多个薄片式内浇口分散式浇注工艺：铁液从直浇道进入后经过下方有陶瓷过滤网的过滤器同时流入四条完全对称的横浇道，之后分别经由四条薄片内浇道进入铸件型腔；保证浇注温度控制在1380～1460℃，此工艺措施能保证铸件产品不产生冷隔及气孔缺陷。

(3)在直浇道底部放置泡沫陶瓷过滤片来过滤铁液，去除铁液中的杂质，从而防止产品产生夹渣缺陷。

(4)在内浇口对侧的铸件顶部较厚位置分别设置两个保温冒口4对铸件进行补缩，保证得到组织致密的完整铸件。