1. Antecedentes del Proyecto
Con el rápido desarrollo de la industria automotriz mundial y los requisitos cada vez más estrictos en materia de ahorro energético y reducción de emisiones, la tecnología de sobrealimentación se ha convertido en un medio fundamental para mejorar la eficiencia del motor y reducir las emisiones de escape. Las turbinas de los turbocompresores, como componentes clave y centrales, requieren materiales de aleación refractaria con excelentes propiedades de resistencia a la fatiga a altas temperaturas, resistencia a la oxidación y resistencia a la fluencia. Actualmente, la fundición de precisión de componentes de turbinas de aleaciones refractarias en el mercado nacional presenta problemas tales como baja precisión de conformado, alta tasa de defectos y rendimiento inestable, por lo que sigue dependiendo principalmente de importaciones. Jiangsu Boyue Alloy, aprovechando su sólida experiencia técnica en la fusión de aleaciones a base de níquel y el mecanizado de precisión, ha lanzado este proyecto de fundición de precisión para cubrir la brecha nacional en componentes de turbinas de turbocompresores automotrices de gama alta y reforzar la competitividad central de la industria nacional de piezas automotrices.
2. Objetivos del Proyecto
- Desarrollar materiales de aleación de alta temperatura a base de níquel K418 adecuados para turbinas de turbocompresores automotrices, con un rendimiento estable y que cumplan los requisitos técnicos de grado automotriz (resistencia a la tracción ≥950 MPa a 600 ℃, resistencia a la oxidación ≥1000 horas a 800 ℃).
- Construir una línea de producción de fundición de precisión con una capacidad anual de 50 000 conjuntos de componentes de turbinas de aleación de alta temperatura, logrando una cobertura integral del proceso, desde la fusión del material, la fabricación del molde, la fundición de precisión hasta el procesamiento posterior.
- Alcanzar una tasa de aceptación en fundición ≥98,5 %, una precisión dimensional de ±0,02 mm y suministrar con éxito a importantes fabricantes nacionales y extranjeros de turbocompresores automotrices, logrando una tasa de sustitución de importaciones del 75 %.
3. Ejecución del proyecto
- Investigación y desarrollo de materiales especiales de aleación: colaborar con institutos profesionales de investigación para optimizar la proporción de composición de la aleación de níquel resistente a altas temperaturas K418 (Ni ≥ 73 %, Cr 13-14 %, Mo 4-5 %), reforzar la fase de endurecimiento por precipitación y mejorar el rendimiento integral a altas temperaturas del material. Adoptar la tecnología de fusión por inducción al vacío para garantizar la pureza de la aleación, reducir el contenido de impurezas por debajo de 30 ppm y resolver los problemas de segregación de componentes y granos gruesos presentes en la fundición tradicional.
- Actualización del proceso de fundición de precisión: Introducir el software de simulación de fundición Magma para simular el campo de temperatura del fluido durante el vertido y el campo de temperatura de la fase líquida durante la solidificación, optimizar el sistema de vertido por la base y establecer la temperatura de vertido en 1550 ℃ para garantizar una buena capacidad de llenado del líquido de aleación. Adoptar la fundición a la cera perdida + tecnología de moldes impresos en 3D para lograr la formación rápida de alta precisión de estructuras complejas de álabes de turbina, acortando el ciclo de desarrollo de moldes en un 40 % y reduciendo los costes de producción experimental en un 30 %.
- Control de calidad y procesamiento posterior: Equipado con analizadores espectrales, microscopios metalográficos y máquinas de ensayo de tracción para llevar a cabo inspecciones de calidad en todo el proceso, incluyendo la detección de la composición de los materiales, el análisis de la estructura metalográfica y las pruebas de rendimiento mecánico. Se emplea tecnología de rectificado de precisión y pulido superficial para garantizar que la rugosidad superficial de los componentes de la turbina sea ≤Ra 0,6, y se aplica un tratamiento térmico al vacío para mejorar la densidad estructural y la vida útil a la fatiga de los componentes.
4. Logros del proyecto
- Desempeño en el mercado: Tras la puesta en marcha del proyecto, alcanza un valor de producción anual de 180 millones de yuanes y ha establecido relaciones de cooperación a largo plazo con importantes fabricantes nacionales y extranjeros de turbocompresores; sus productos se exportan a Europa, Asia Sudoriental y otras regiones, con un volumen anual de exportación de 15 000 unidades.
- Innovación tecnológica: Ha generado 8 patentes fundamentales (3 patentes de invención), dominando las tecnologías clave para la fundición precisa de componentes de turbinas fabricados con aleaciones resistentes a altas temperaturas; el rendimiento del producto es comparable al de los productos importados, rompiendo así el monopolio técnico extranjero en este campo. El proceso de fundición y los parámetros diseñados han sido validados mediante producción industrial y pueden utilizarse como esquema orientativo para la producción real.
- Impulso industrial: Impulsa el desarrollo de industrias upstream y downstream, tales como componentes automotrices, fabricación de moldes y equipos de ensayo, promueve la localización de componentes centrales de turbocompresores automotrices de alta gama y contribuye a que la industria automotriz nacional logre un desarrollo de alta calidad, con ahorro energético y reducción de emisiones.
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