[发明专利]一种涡轮增压器压气机蜗壳的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压器压气机，尤其涉及一种涡轮增压器压气机蜗壳的制备方法，属于合金材料技术领域。

背景技术

目前汽车发动机多采用涡轮增压器技术用来提高汽车的发动机性能和降低尾气的排放。现有国内涡轮增压器已经逐渐从大车型到小车型、从柴油机到汽油机上逐步发展，但作为涡轮重要部件的涡轮增压器压气机蜗壳设计制造仍未得到提高，导致涡轮增压器无法发挥最大的作用，不能满足其结构、机械性能逐渐提高的要求。

中国专利申请文件(公开号：CN101880844A)中公开了一种汽车轮毂用ZL101A铝合金的热处理工艺，其步骤为：将铸态毛坯先升温进行固溶处理，然后进行淬火处理，接着铸态毛坯升温进行时效处理，最后冷却。用该热处理工艺处理得到的铝合金试棒的拉伸强度σ_0.2仅为255MPa，不能满足对涡轮增压器压气机蜗壳材料性能不断提高的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述不足，提供一种机械性能高，使用寿命长的涡轮增压器压气机蜗壳。

本发明的目的通过以下技术方案实现，一种涡轮增压器压气机蜗壳的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：

S1、配料：按照涡轮增压器压气机蜗壳所需的各元素成分及其质量百分比配料。

S2、熔炼：先加入一半的铝锭，待铝锭完全熔炼后加入硅、铜、稀土La和剩余的铝锭，待硅和铜完全熔炼后加入添加剂，合金全部熔炼后调整铝液温度至690-720℃时压入镁片，将熔炼后的铝液搅拌均匀。

S3、变质、除渣、除气精炼：将熔炼后的铝液先后进行变质处理、除渣和除气精炼，精炼后静置。

S4、金属型重力铸造：将模具先进行预热，再将静置后的铝液调至浇注所需的温度，浇注温度为690-720℃，模具温度为300-350℃，开模时间为180-220s。

S5、热处理：对浇注后的铸件进行热处理，热处理包括固溶处理和时效处理，其中固溶处理温度为510-550℃，保温6-10小时后立即进行淬火处理，时效处理温度为170-200℃，保温6-10小时后自然冷却得涡轮增压器压气机蜗壳。

本发明合理设计合金材料中合金元素的添加时间，先将硅和铜加到铝合金溶液中，使铝将硅和铜包容后熔炼，避免硅和铜被氧化。而后加入添加剂，降低熔炼温度，避免因温度过高对其他合金元素产生烧损。由于镁的熔点较低，过早加入或熔炼时间过长会导致镁合金元素被氧化或烧损。从而保证制备得到涡轮增压器压气机蜗壳具有强度高、塑性好等综合性能。本发明利用锶作为铝液的长效变质剂使用，在铝液中变质效果可持续10小时以上，重熔3次后变质仍有效。

本发明在制造工艺上采用金属型重力铸造工艺，可实现对涡轮增压器压气机蜗壳进行固溶热处理，使所生产的涡轮增压器压气机蜗壳轻量化，同时又提高其机械性能，如抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度和抗蚀性能等。所得涡轮增压器压气机蜗壳的精度和表面光洁度比普通砂型铸件高且品质和尺寸稳定，符合整机配套要求的安全性及可靠性。对ZL101A而言，未经变质处理的共晶体硅相呈针状和片状分布，针状和片状的大量存在会对基体产生割裂作用，降低材料的强度和塑性。经过变质处理，可获得更好的显微组织和力学性能。本发明采用金属型重力铸造工艺，由于冷却速度较快，初生硅及共晶体的硅相得到细化，改善了组织，提高了合金的强度和塑性。若冷却速度过慢，会使组织中的初生或共晶体硅相粗大，表现在宏观断口上晶粒粗大，导致抗拉强度和伸长率下降。此外，本发明涡轮增压器压气机蜗壳的气道砂芯采用200-260目的中强度树脂覆膜砂制成，确保蜗壳气道表面粗糙度能达到3.2μm，且光滑平整，保证气流在气道内流动顺畅。

本发明采用将固溶处理和时效处理结合的T6热处理，通过热处理温度及保温时间的良好搭配来实现固溶处理中得到Mg、Si元素分布均匀的过饱和铝合金固溶体，得到细小、球化的共晶Si相，以及时效处理均匀析出Mg₂Si强化相的目的。

在上述涡轮增压器压气机蜗壳的制备方法中，步骤S2中所述的添加剂为钛添加剂。采用钛添加剂可降低钛的熔炼温度，避免因温度过高而产生对其他合金元素的烧损，尤其是使镁合金的起燃温度达到750℃，防止镁的氧化和燃烧造成镁的缺损，从而提高铝合金的材料性能，提高涡轮增压器压气机蜗壳的综合性能。