一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103831313 A (43)申请公布日 2014.06.04 CN 103831313 A (21)申请号 201210488476.5 (22)申请日 2012.11.26 B21C 23/16(2006.01) B21C 33/00(2006.01) B22D 18/02(2006.01) (71)申请人 北京有色金属研究总院 地址 100088 北京市西城区新街口外大街 2 号 (72)发明人 和优锋 朱强 李大全 张帆 杨福宝 (74)专利代理机构 北京北新智诚知识产权代理 有限公司 11100 代理人 刘徐红 (54) 发明名称 一种低成本半固态触变精密

2、成形压叶轮的制 造方法 (57) 摘要 本发明涉及一种低成本半固态触变精密成形 压叶轮的制造方法， 属精密压铸和半固态触变成 形技术领域。将采用半固态坯料生产压叶轮的压 余加工成凸台， 作为生产压叶轮原始坯料的底部， 重新组合得到压叶轮生产用坯料 ； 将组合得到的 压叶轮生产用坯料加热至半固态温度区间， 固相 分数达到 5565%， 得半固态坯料 ； 将所得半固态 坯料转移至半固态压铸机中， 进行半固态触变压 铸成形。本发明充分利用现有半固态触变压铸压 叶轮的压余， 通过对其做简单的机加工处理， 与原 始的半固态坯料结合， 重新作为新的触变成形用 半固态坯料生产压叶轮， 其显微组织及力学性能

3、测试均满足要求。 半固态坯料的利用率提高一倍， 产品原材料成本可降低约 50% 左右。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103831313 A CN 103831313 A 1/1 页 2 1. 一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法， 其步骤如下 ： （1） 将采用半固态坯料生产压叶轮的压余加工成凸台， 作为生产压叶轮原始坯料的底 部， 重新组合得到压叶轮生产用坯料 ； （2） 将组合得到的压叶轮生产用坯料加热至半固态温度

4、区间， 固相分数达到 5565%， 得 半固态坯料 ； （3） 将所得半固态坯料转移至半固态压铸机中， 进行半固态触变压铸成形。 2. 根据权利要求 1 所述的低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法， 其特征在 于 ： 所述凸台与原始坯料之间为间隙配合或者螺纹连接。 权 利 要 求 书 CN 103831313 A 2 1/3 页 3 一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法 技术领域 0001 本发明涉及一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法， 属于精密压铸和 半固态触变成形技术领域。 背景技术 0002 涡轮增压技术可以提高汽车发动机功率、 降低能耗和减少排放， 是目前实现汽车

5、 工业节能减排目标最有效的手段之一。压叶轮是汽车涡轮增压器的核心零部件， 其性能直 接决定了涡轮增压发动机的节能减排效果、 使用寿命和可靠性。 0003 目前， 涡轮增压器用铝合金压叶轮的制造方法主要有三种 ： 一种是采用传统的真 空吸铸方法 ； 第二种是通过对半连续铸造棒材进行挤压 + 锻造 + 机加工 ； 第三种是半固态 触变压铸成形。 0004 传统的真空吸铸制造压叶轮的方法存在的不足之处在于 ： 由于不可避免存在铸造 缺陷 （如缩松、 缩孔及氧化物夹杂） ， 使得产品的疲劳寿命较低 ； 采用挤压 + 锻造 + 机加工的 方法制造的压叶轮产品质量较高， 但生产制作成本非常高， 主要用于高

6、端车辆用涡轮增压 器中 ； 采用半固态触变压铸成形生产的压叶轮产品质量与第二种方法制造的压叶轮相当， 其制造成本比第二种方法低， 但远高于第一种铸造方法， 性价比不高。其中， 制约其成本的 主要原因是半固态坯料的成本， 且触变成形生产压叶轮的坯料使用率仅为 10% 左右。因此， 必须充分利用触变压铸后的 90% 左右的压余材料， 使其可以作为原始坯料的一部分， 以便 提高坯料的使用率， 降低压叶轮生产中原材料的成本。 0005 因此， 提供一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法就成为该技术领域 急需解决的技术难题。 发明内容 0006 本发明所要解决的技术问题是 ： 提高半固态坯料的使用

7、率， 充分利用触变成形后 的压余， 降低半固态触变精密成形压叶轮的制造成本。 0007 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 0008 一种低成本半固态触变精密成形压叶轮的制造方法， 其步骤如下 ： 0009 （1） 将采用半固态坯料生产压叶轮的压余加工成凸台， 作为生产压叶轮原始坯料 的底部， 重新组合得到压叶轮生产用坯料 ； 0010 （2） 将步骤 （1） 组合得到的压叶轮生产用坯料加热至半固态温度区间， 固相分数达 到 5565w%， 得半固态坯料 ； 0011 （3） 将步骤 （2） 所得半固态坯料转移至半固态压铸机中， 进行半固态触变压铸成 形， 得到压叶轮。 0012 一种

8、优选技术方案， 其特征在于 ： 所述步骤 （1） 中所述凸台与原始坯料之间的连 接方式为间隙配合或者螺纹连接。 0013 本发明采用半固态坯料生产压叶轮所产生的压余加工成一定尺寸要求的凸台， 以 说 明 书 CN 103831313 A 3 2/3 页 4 取代原始的半固态坯料的底部， 重新组合成压叶轮生产用半固态坯料， 按照相同的二次加 热及触变压铸工艺进行压叶轮生产， 获得相同质量的压铸件。 0014 由于压叶轮产品服役条件的特殊性， 目前现有的半固态触变压铸生产压叶轮的坯 料利用率仅为 10% 左右， 90% 的压余都作为废料处理， 导致产品生产成本较高。本发明充分 利用现有半固态压铸压

9、叶轮的压余， 通过对其做简单的机加工处理， 与原始的半固态坯料 结合， 重新作为新的触变成形用半固态坯料， 采用相同的二次加热和触变压铸工艺生产压 叶轮， 坯料的利用率可以达到 20% 左右， 产品原材料成本可降低约 50% 左右。 0015 下面通过附图和具体实施例对本发明做进一步说明， 但并不意味着对本发明保护 范围的限制。 附图说明 0016 图 1 为现有的半固态触变成形的压叶轮产品及压余的示意图。 0017 图 2-1 和图 2-2 分别为本发明原始坯料和凸台组合前及组合后的示意图。 0018 图 3 为本发明实施例半固态触变压铸后制件的整个剖面的表面荧光探伤。 0019 图 4 为

10、图 3 中部位 1 的显微组织。 具体实施方式 0020 实施例 1 0021 本发明提供的一种低成本半固态触变精密成形压叶轮生产方法， 包括以下步骤 ： 0022 步骤 1， 将采用半固态坯料生产压叶轮的压余加工成一定尺寸要求的凸台， 尽可能 减少机加工的量， 以降低机加工所带来的成本增加。将机加工后的压余作为原始坯料的底 部， 重新组合成压叶轮生产用坯料 ； 如图 2-1 和图 2-2 所示， 分别为本发明原始坯料和凸台 组合前及组合后的示意图， 图中 A 为原始坯料， B 为凸台， 即机加工后的压余， 凸台的形状与 原始坯料的形状相适应， 凸台与原始坯料之间为上下叠置， 间隙配合， C

11、为组合后的坯料。 0023 步骤 2， 将组合后的坯料放入中频感应加热设备加热至半固态温度区间， 固相分数 达到 60w% 左右。 0024 步骤 3， 采用专用的夹具将坯料转移至半固态压铸机中， 进行半固态触变压铸成 形。 0025 步骤 4， 取出成形模具中的制件。 0026 实施例 2 0027 与实施例 1 的区别为 ： 机加工后的压余 （凸台） 与原始坯料的连接为螺纹连接， 这 样可以便于二次加热中坯料的倾倒和转移， 其它与实施例 1 相同。 0028 图 1 为现有的半固态触变成形的压叶轮产品及压余， 图中 a 为压叶轮产品， b 为压 余， 压余重量达到坯料的 90w% 左右，

12、利用率仅为 10w% 左右。 0029 图 2-1 和图 2-2 分别为本发明原始坯料和凸台组合前及组合后的示意图， 图中 A 为原始坯料， B 为凸台， C 为组合后的坯料。 0030 图 3 为本发明实施例 1 半固态触变压铸后制件的整个剖面的表面荧光探伤， 图中 部位 1 为少量缩松的位置， 未进入压叶轮产品内部。进行显微组织观察及力学性能测试均 满足要求， 如图 4 所示， 为图 3 中部位 1 的显微组织。由此可见， 本发明将压余机加工后与 说 明 书 CN 103831313 A 4 3/3 页 5 原始的半固态坯料组合， 作为半固态触变压铸成形压叶轮的坯料， 能提高半固态坯料的使

13、 用率， 充分利用触变成形后的压余， 降低半固态触变精密成形压叶轮的生产成本， 坯料的利 用率可以达到 20% 左右。 0031 本发明充分利用现有半固态触变压铸压叶轮的压余， 通过对其做简单的机加工处 理， 与原始坯料结合， 重新作为新的触变成形用半固态坯料， 采用相同的二次加热和触变压 铸工艺生产压叶轮， 其显微组织及力学性能测试均满足要求。半固态坯料的利用率较现有 生产方法提高一倍， 产品原材料成本可降低约 50% 左右。 说 明 书 CN 103831313 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2-1 图 2-2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103831313 A 6 2/2 页 7 图 4 说 明 书 附 图 CN 103831313 A 7