一種半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法，屬于精密壓鑄和半固態(tài)觸變成形技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪增壓技術(shù)可以提高汽車發(fā)動機功率、降低能耗和減少排放，是目前實現(xiàn)汽車工業(yè)節(jié)能減排目標最有效的手段之一。壓葉輪是汽車渦輪增壓器的核心零部件之一，其性能直接決定了渦輪增壓發(fā)動機的節(jié)能減排效果、使用壽命和可靠性。
[0003]目前，渦輪增壓器用鋁合金壓葉輪的生產(chǎn)方法主要有三種，一種是采用傳統(tǒng)的真空吸鑄方法；一種是通過對半連續(xù)鑄造棒材進行擠壓+鍛造+機加工；還有一種是半固態(tài)觸變壓鑄成形。
[0004]傳統(tǒng)的真空吸鑄生產(chǎn)壓葉輪由于不可避免存在鑄造缺陷(如縮松、縮孔及氧化物夾雜)，使得產(chǎn)品的疲勞壽命較低；采用擠壓+鍛造+機加工的方法制造的壓葉輪產(chǎn)品質(zhì)量較高。一般都需要采用大擠壓比的擠壓機擠出相應尺寸的擠壓棒料，然后進行閉式模鍛，最后進行熱處理，熱處理后要求整個斷面尺寸晶粒分布均勻，無殘余應力，之后進行機加工生產(chǎn)出壓葉輪。該方法工藝路線長，且殘余應力控控制困難，導致機加工后的葉片尺寸精度很難保證，因此生產(chǎn)制作成本非常高，主要用于高端車輛用渦輪增壓器中；采用半固態(tài)觸變壓鑄成形生產(chǎn)的壓葉輪產(chǎn)品質(zhì)量與機加工相當，生產(chǎn)成本較機加工低，但遠高于鑄造方法，性價比不高。其中，由于壓葉輪的葉片形狀非常復雜，其模具由若干個大小不等的小塊拼裝而成，壓鑄完成后每件產(chǎn)品都需要人工拆卸和拼裝，生產(chǎn)效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法。由于壓葉輪形狀非常復雜，壁厚差較大，且葉片多為曲面造型，造成模具結(jié)構(gòu)設計困難，模具生產(chǎn)成本高。本發(fā)明結(jié)合半固態(tài)觸變成形的特點，設計新型結(jié)構(gòu)的壓鑄模具，不需要人工拆卸和拼裝，使用壓鑄機直接生產(chǎn)出形狀接近壓葉輪最終尺寸的毛坯件，然后進行機加工，降低生產(chǎn)成本。
[0006]本發(fā)明按照壓葉輪的實際尺寸，設計接近其形狀尺寸的毛坯件，根據(jù)新設計的毛坯件尺寸設計新的模具結(jié)構(gòu)，確保壓鑄機能夠順利頂出零件，不需要人工拆卸和拼裝模具，提高壓鑄生產(chǎn)效率。
[0007]一種半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法，包括如下步驟:
[0008](I)根據(jù)不同壓葉輪的實際外形尺寸，設計接近壓葉輪形狀尺寸的毛坯件，在滿足脫模便利的條件下，盡量減少毛坯件重量；
[0009](2)根據(jù)毛坯件的尺寸，設計新的模具結(jié)構(gòu)；
[0010](3)將坯料放入中頻感應加熱設備，加熱至半固態(tài)溫度區(qū)間，固相分數(shù)達到50%-60% ；
[0011](4)采用夾具將坯料轉(zhuǎn)移至半固態(tài)壓鑄機中，進行半固態(tài)觸變壓鑄成形；
[0012]( 5 )取出制件，得到接近壓葉輪尺寸的毛坯件。
[0013]在設計接近壓葉輪形狀尺寸的毛坯件時，可將壓葉輪每個葉片的曲面設計成簡單平面，根據(jù)修改后的零件尺寸設計新的模具結(jié)構(gòu)。
[0014]如圖2所示，當設計成簡單平面的大小葉片平行，且兩個平面間距小于5mm時，可將兩個葉片合并，設計成整體毛坯件。當兩個平面間距大于等于5_時，可直接設計模具。
[0015]如圖4所示，當設計成簡單平面的大小葉片不平行，其夾角α為正角度時，可直接將零件頂出。如夾角α為負角度時，需將大小葉片合并，設計成整體毛坯件。
[0016]本發(fā)明根據(jù)不同規(guī)格壓葉輪的實際外形尺寸，設計接近其形狀尺寸的毛坯件，然后進行模具結(jié)構(gòu)設計，采用半固態(tài)壓鑄生產(chǎn)接近壓葉輪尺寸的毛坯件，然后進行機加工?？筛鶕?jù)成本及生產(chǎn)效率的需求，設計不同尺寸，不同形狀的壓葉輪毛坯件。
[0017]目前半固態(tài)觸變壓鑄生產(chǎn)的模芯需要從模架中取出，然后在加熱臺上操作，取出壓鑄件，對14塊小模具進行噴涂，然后將它們拼裝在一起，再用半自動機械手送入模架中。由于需要人工拆裝模具及噴涂，生產(chǎn)效率較低，且噴涂不均勻。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明根據(jù)壓葉輪外形尺寸，重新設計近成形壓鑄毛坯件，使得鑄件可以直接在壓鑄機中頂出，不需要人工拆裝模具。這樣可以采用自動噴涂機對模芯進行噴涂，生產(chǎn)效率高，且噴涂均勻，成品率高。然后對壓鑄毛坯件進行機加工，最終獲得滿足尺寸要求的壓葉輪。
[0019]本發(fā)明結(jié)合半固態(tài)觸變成形的特點，根據(jù)不同尺寸規(guī)格的壓葉輪形狀，設計接近其形狀尺寸的毛坯件，根據(jù)新設計的毛坯件尺寸設計新的模具結(jié)構(gòu)，確保壓鑄機能夠順利頂出零件，不需要人工拆卸和拼裝模具，降低模具設計及制作成本，提高壓鑄生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0020]圖1是鋁合金壓葉輪的三維圖。
[0021]圖2、圖3和圖4是壓葉輪近成形毛坯件設計示意圖。
[0022]圖5是修改后的整體毛坯件外形尺寸示意圖。
【具體實施方式】
[0023]實施方式一
[0024]本發(fā)明提供的一種半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法及模具，其特征在于，所生產(chǎn)方法包括以下步驟:
[0025]步驟1，根據(jù)壓葉輪的實際外形尺寸，設計接近其形狀尺寸的毛坯件；
[0026]步驟2，根據(jù)毛坯件的尺寸，設計新的模具結(jié)構(gòu)；
[0027]步驟3，將坯料放入中頻感應加熱設備加熱至半固態(tài)溫度區(qū)間，固相分數(shù)達到50%-60% ；
[0028]步驟4，采用專用的夾具將坯料轉(zhuǎn)移至半固態(tài)壓鑄機中，進行半固態(tài)觸變壓鑄成形；
[0029]步驟5，取出制件。
[0030]實施方式二
[0031]與實施方式一的區(qū)別為:根據(jù)不同尺寸壓葉輪外形尺寸，將每個葉片的曲面設計成簡單平面，根據(jù)修改后的零件尺寸設計新的模具結(jié)構(gòu)。這樣可以顯著降低模具設計及加工難度，提高壓鑄生產(chǎn)效率。
[0032]下面以圖1所示的壓葉輪為例，采用本發(fā)明方法進行半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)。包括如下步驟:
[0033](I)如圖1所示，直徑為98mm的鋁合金壓葉輪的三維圖，共有7個大葉片，7個小葉片，且大小葉片均為曲面造型，最小厚度僅為0.7mm。這給模具結(jié)構(gòu)設計帶來很大的困難，不能從模具中直接頂出，需要采用14個分瓣模具進行人工開模，生產(chǎn)效率低。因此，根據(jù)壓葉輪的實際外形尺寸，設計接近壓葉輪形狀尺寸的毛坯件，在滿足脫模便利的條件下，盡量減少毛還件重量。
[0034]如圖2所示，在設計接近壓葉輪形狀尺寸的毛坯件時，將壓葉輪每個葉片的曲面設計成簡單平面，大葉片的厚度和長度為54.5mm x 5mm，小葉片的厚度和長度為32.5 X 3mm。
[0035]由于壓葉輪大小葉片的兩個平面平行即α為O度,且兩個平面間距s為4mm小于標準的5mm，此時可將兩個葉片合并，設計成整體毛坯件，如圖3所示。
[0036](2)如圖5所示，根據(jù)修改后的整體毛坯件外形尺寸，設計新的模具結(jié)構(gòu)。由于修改后的毛坯件葉片為平面結(jié)構(gòu)，且形狀相對簡單，降低了模具結(jié)構(gòu)設計的難度，生產(chǎn)效率較人工拆裝1旲具大幅度提聞;
[0037](3)將半固態(tài)坯料放入中頻感應加熱設備，加熱至半固態(tài)溫度區(qū)間，固相分數(shù)達到50%-60% ；
[0038](4)采用夾具將坯料轉(zhuǎn)移至半固態(tài)壓鑄機中，進行半固態(tài)觸變壓鑄成形；
[0039](5)取出制件，得到接近壓葉輪尺寸的毛坯件。
[0040]本發(fā)明可根據(jù)成本及生產(chǎn)效率的需求，設計不同尺寸，不同形狀的壓葉輪毛坯件，并且不需要人工拆卸和拼裝模具，降低模具設計及制作成本，提高壓鑄生產(chǎn)效率。
【主權(quán)項】
1.一種半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法，包括如下步驟: (1)根據(jù)壓葉輪的實際外形尺寸，設計接近壓葉輪形狀尺寸的毛坯件，在滿足脫模便利的條件下，盡量減少毛坯件重量； (2)根據(jù)毛坯件的尺寸，設計新的模具結(jié)構(gòu)； (3)將坯料放入中頻感應加熱設備，加熱至半固態(tài)溫度區(qū)間，固相分數(shù)達到50%-60%左右； (4)采用夾具將坯料轉(zhuǎn)移至半固態(tài)壓鑄機中，進行半固態(tài)觸變壓鑄成形； (5)取出制件，得到接近壓葉輪尺寸的毛坯件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法，其特征在于:在設計接近壓葉輪形狀尺寸的毛坯件時，將壓葉輪每個葉片的曲面設計成簡單平面，根據(jù)修改后的零件尺寸設計新的模具結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法，其特征在于:當設計成簡單平面的大小葉片平行，且兩個平面間距小于5mm時，將兩個葉片合并，設計成整體毛坯件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法，其特征在于:當設計成簡單平面的大小葉片平行，且兩個平面間距大于等于5mm時，直接設計模具。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法，其特征在于:當設計成簡單平面的大小葉片不平行，且其夾角α為正角度時，直接將零件頂出。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法，其特征在于:當設計成簡單平面的大小葉片不平行，且其夾角α為負角度時，將大小葉片合并，設計成整體毛坯件。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半固態(tài)壓葉輪近成形生產(chǎn)方法，屬精密壓鑄和半固態(tài)觸變成形技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明根據(jù)壓葉輪的實際外形尺寸，設計接近壓葉輪形狀尺寸的毛坯件，在滿足脫模便利的條件下，盡量減少毛坯件重量；根據(jù)毛坯件的尺寸，設計新的模具結(jié)構(gòu)；將坯料放入中頻感應加熱設備，加熱至半固態(tài)溫度區(qū)間，固相分數(shù)達到50%-60%；采用夾具將坯料轉(zhuǎn)移至半固態(tài)壓鑄機中，進行半固態(tài)觸變壓鑄成形；取出制件，得到接近壓葉輪尺寸的毛坯件。本發(fā)明結(jié)合半固態(tài)觸變成形的特點，設計接近其形狀尺寸的毛坯件，根據(jù)新設計的毛坯件尺寸設計新的模具結(jié)構(gòu)，確保壓鑄機能夠順利頂出零件，不需要人工拆卸和拼裝模具，降低模具設計及制作成本，提高壓鑄生產(chǎn)效率。
【IPC分類】B22D17-22, B22D17-00
【公開號】CN104668501
【申請?zhí)枴緾N201310641788
【發(fā)明人】和優(yōu)鋒, 李大全, 朱強, 張帆, 許小靜
【申請人】北京有色金屬研究總院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年12月3日