1. Projekt Hintergrund
Angesichts der rasanten Entwicklung der globalen Automobilindustrie und der immer strengeren Anforderungen an Energieeinsparung und Emissionsminderung ist die Abgasturboladertechnologie zu einem zentralen Mittel zur Steigerung der Motoreffizienz und zur Reduzierung der Abgasemissionen geworden. Turbinen für Abgasturbolader als Schlüsselkomponenten erfordern Hochtemperaturlegierungsmaterialien mit hervorragender Beständigkeit gegen Hochtemperaturermüdung, Oxidation und Kriechverformung. Derzeit weist die Präzisionsgussfertigung von Hochtemperaturlegierungs-Turbinenkomponenten auf dem heimischen Markt Probleme wie geringe Formgenauigkeit, hohe Ausschussrate und instabile Leistung auf und ist daher weitgehend auf Importe angewiesen. Jiangsu Boyue Alloy nutzt seine umfassende technische Expertise im Schmelzen von Nickelbasislegierungen und in der präzisen Verarbeitung, um dieses Präzisionsgussprojekt zu starten, um die Lücke bei hochwertigen Turbinenkomponenten für Automobil-Abgasturbolader im Inland zu schließen und die Kernwettbewerbsfähigkeit der heimischen Automobilzulieferindustrie zu stärken.
2. Projektziele
- Entwicklung von K418-Nickel-basierten Hochtemperaturlegierungsmaterialien, die für Turbinen von Automobil-Turboladern geeignet sind, mit stabiler Leistung und Erfüllung der technischen Anforderungen der Automobilklasse (Zugfestigkeit ≥950 MPa bei 600 °C, Oxidationsbeständigkeit ≥1000 Stunden bei 800 °C).
- Aufbau einer Präzisionsgussfertigungslinie mit einer jährlichen Produktionskapazität von 50.000 Sätzen hochtemperaturbeständiger Turbinenkomponenten aus Legierungen, wobei sämtliche Prozessschritte – von der Materialschmelzung über die Formherstellung und den Präzisionsguss bis zur Nachbearbeitung – abgedeckt werden.
- Erreichung einer Gutequote beim Gießen von ≥98,5 %, einer Maßgenauigkeit von ±0,02 mm sowie eine erfolgreiche Lieferung an namhafte nationale und internationale Hersteller von Automobil-Turboladern; die Importsubstitutionsrate erreicht 75 %.
3. Projektdurchführung
- Spezielle Legierungsmaterial-Forschung und -Entwicklung: Zusammenarbeit mit professionellen Forschungsinstituten zur Optimierung des Zusammensetzungsverhältnisses der nickelfreien Hochtemperaturlegierung K418 (Ni ≥ 73 %, Cr 13–14 %, Mo 4–5 %), Verstärkung der Ausscheidungshärtungsphase und Verbesserung der umfassenden Hochtemperaturleistung des Materials. Einsatz der Vakuum-Induktions-Schmelztechnik zur Gewährleistung der Reinheit der Legierung, Reduzierung des Verunreinigungsgehalts auf unter 30 ppm sowie Lösung der Probleme der Komponentensegregation und grober Körner bei herkömmlichen Schmelzverfahren.
- Modernisierung des Präzisionsgussverfahrens: Einführung der Gießsimulationssoftware Magma zur Simulation des Strömungs- und Temperaturfeldes während des Gießens sowie des flüssigen Temperaturfeldes während der Erstarrung; Optimierung des Bodengießsystems und Festlegung der Gießtemperatur auf 1550 °C, um eine gute Füllfähigkeit der Legierungsflüssigkeit sicherzustellen. Einsatz von Feinguss + 3D-Druck-Schlichttechnologie zur hochpräzisen, schnellen Herstellung komplexer Turbinenschaufelstrukturen; Verkürzung des Formenentwicklungszyklus um 40 % und Senkung der Kosten für Vorserienfertigung um 30 %.
- Qualitätskontrolle und Nachbearbeitung: Ausstattung mit Spektralanalysatoren, metallographischen Mikroskopen und Zugprüfmaschinen zur Durchführung einer umfassenden Qualitätsprüfung über den gesamten Prozess, einschließlich der Bestimmung der Materialzusammensetzung, der Analyse der metallographischen Struktur und der Prüfung der mechanischen Eigenschaften. Einsatz von Präzisionsschleif- und Oberflächenpoliertechnologie, um eine Oberflächenrauheit der Turbinenkomponenten von ≤ Ra 0,6 sicherzustellen, sowie Durchführung einer Vakuum-Wärmebehandlung zur Verbesserung der strukturellen Dichte und der Ermüdungslebensdauer der Komponenten.
4. Projekterfolge
- Marktleistung: Nach Inbetriebnahme des Projekts erreicht der jährliche Produktionswert 180 Millionen Yuan; langfristige Kooperationsbeziehungen wurden mit renommierten heimischen und internationalen Herstellern von Turboladern aufgebaut, wobei die Produkte nach Europa, Südostasien und andere Regionen exportiert werden; das jährliche Exportvolumen beträgt 15.000 Einheiten.
- Technologische Innovation: Erstellung von 8 Kernpatenten (davon 3 Erfindungspatente); Beherrschung der Schlüsseltechnologien für den Präzisionsguss von Hochtemperaturlegierungs-Turbinenkomponenten; die Produktleistung ist mit importierten Produkten vergleichbar und bricht das ausländische technische Monopol auf diesem Gebiet. Der entwickelte Gießprozess und die zugehörigen Parameter wurden durch die industrielle Produktion verifiziert und können als Leitfaden für die praktische Fertigung dienen.
- Industrieförderung: Beschleunigung der Entwicklung vorgelagerter und nachgelagerter Industrien wie Automobilzulieferer, Formenbau und Prüfgeräte; Förderung der Lokalisierung hochwertiger Kernkomponenten für Automobil-Turbolader; Unterstützung der energieeffizienten, emissionsarmen und qualitativ hochwertigen Entwicklung der heimischen Automobilindustrie.
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