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液力变矩器涡轮精密铸造技术的研究

作者: 来源: 发布时间:2018-2-11 16:12:47  点击数:392
1 前言
涡轮是液力变矩器的重零件,其铸造质量的高低,表央粗糙度尺寸精度对液力变矩器的传动质量都有重要的影响。目前国内大多采用树脂砂芯,金属型的铸造方法,涡轮叶片在树脂砂芯中抽出。这种方法铸出的铝合金涡轮流道表面粗糙度ra<6.3μm,尺寸精度很难保障,而且对要求叶片根部带有圆角的涡轮很难铸出。采用金属型,石膏芯的精密铸造方法克服了上述工艺的不足。
2 试验条件及方法
2.1 石膏型材料及配比
试验所使用石膏浆料的配比如表1所示。
表1 石膏浆料的配比(%)
 a石膏铝钒土添加剂水(占粉重)
石膏混合料40—6036—600—435—40
2.2 合金熔炼
合金材料选用zl104合金,坩埚电阻炉熔炼,采用氩气精炼,加入微量元素,浇注温度700—720°c,采用三元变质剂对合金进行变质。
2.3 机械性能测试
在涡轮铸件当量厚度最大处(叶片与外壳交接处)取本体试样测试性能。试样的热处理规范为:固熔处理(535±5)°c4h,淬火水温75°c,进效处理(175±5)°c7h。
3 试验结果及分析
3.1 石膏芯浆料性能的测试结果及分析
采用表1石膏混合料配比,测得石膏混合浆料的基本性能如表2所示。
表2 石膏混合浆料的基本性能
 流动半径mm48hubmpa700°c残留压强度mpa初凝时间min终凝时间min透气性
石膏浆料65--801.0--1.8>;1.36--813--15——
该石膏浆料完全满足叶轮叶片的成型,可得到轮廓清晰,表面光洁的石膏型芯。叶片采用硅橡胶制作,待石膏芯凝固后,把硅橡胶叶片从石膏芯中拨出。
为了保证石膏芯中的水分完全排出,避免浇注铝合金液时产生的气泡,根据石膏汲水与排水的反应方程式:
加水胶凝:caso4、0.5h2o+h2o→caso42h2o,加热脱水:caso42h2o→caso4、0.5h2o→caso4。
我们制订如下的石膏烘干焙烧工艺,见图1。

烘干后的石芯即可放入金属型内进行浇铸。在石膏浆料中加入大量的铝钒土,目的时为了获得浇铸出性能良好的石膏芯,铝钒土可提高石膏浆料表面的复制性能,增加石膏芯的退让性和铸件清是时的溃散性,提高铸件尺寸和精度,减少型芯在烘干进的裂纹和变形倾向等。加入其它添加剂可调整石膏浆料的凝固时间,消泡性等,并增加石膏芯的湿强度。
3.2 铸件尺寸精度和表面粗糙度
测试涡轮流道表面(非加工面)的尺寸,在φ400—800mm的尺寸范围内,尺寸公差在±0.5mm以内,满足了涡轮流道表面铸造尺寸和公差要求。
采用rm—20袖珍式粗糙度测试仪,取石膏芯成形的闰面部位进行测试(在a、b、c、d四点,测试4次),结果见表3。
表3 表面粗糙度测试结果(μm)
 abcd
13.83.43.24.3
25.15.02.74.4
34.75.53.25.2
44.534.633.034.63
从测试结果看,由石膏芯成形的非加工面的表面粗糙度小于6.3μm.
3.3 铸件本体机械性能测试
按2.3的试验方法,测试的机械性能如下:拉伸强度为226—267mpa,延伸率2%—4%。从试验数据分析来看,靠近金属外壳的部位机械性能高,而远离金属外壳的部位机械性能低,但比完全树指砂铸造的铸件机械性能要高。
3.4 与树脂砂芯铸造工艺的比较
采用石膏芯铸造铝涡轮与树脂砂芯铸造相比,由于石膏芯需要长时间的烘干,生产成本略有增加。如设备配套,生产效率与树脂砂芯铸造差不多,可进行小批量试生产。
4 结论
(1)采用金属型外壳石膏芯复合铸造工艺,铸造涡轮的表面粗糙度(非加工面)ra<6.3μm,铸造表面的尺寸精度为±0.5mm/
(2)铸件本体的机械性能为:拉伸强度为226—267mpa,延伸率2%—4%,满足涡轮铸件的使用要求。

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