Tarkkapuutossprojekti korkealämpötilasuljametallisista turbiinikomponenteista autojen turboahdintoihin

1. Projektin tausta

Maailmanlaajuisen autoteollisuuden nopean kehityksen ja energiansäästön sekä päästöjen vähentämisen yhä tiukentuvien vaatimusten myötä turboahdin teknologia on muodostunut keskeiseksi keinoeksi moottorin tehokkuuden parantamiseen ja pakokaasupäästöjen vähentämiseen. Turboahdinten turbiinipyörät, jotka ovat avainkomponentteja, vaativat korkealämpötilasietäisiä seoksia, joilla on erinomainen kestävyys korkealämpötilaiseen väsymykseen, hapettumiselle ja kriipumiselle. Tällä hetkellä korkealämpötilaseosten turbiinikomponenttien tarkkavalu kotimaisessa markkinassa kohtaa ongelmia, kuten alhainen muototarkkuus, korkea virheiden määrä ja epävakaa suorituskyky, mikä johtaa suurelta osin tuontiriippuvuuteen. Jiangsu Boyue Alloy on käynnistänyt tämän tarkkavaluprojektin hyödyntäen syvällistä teknistä osaamistaan nikkeli-seoksesta valmistettujen seosten sulattamisessa ja tarkassa käsittelyssä, jotta voidaan täyttää kotimainen aukko korkealuokkaisissa autojen turboahdinten turbiinikomponenteissa ja vahvistaa kotimaisen autoteollisuuden osien alan ydinkilpailukykyä.

2. Hankkeen tavoitteet

– Kehitä K418-nikkelipohjaista korkean lämpötilan seosta, joka soveltuu autojen turboturbiinien valmistukseen ja jonka suorituskyky on vakaa sekä täyttää autoteollisuuden vaatimukset (vetolujuus ≥950 MPa 600 °C:ssä, hapettumisvastus ≥1000 tuntia 800 °C:ssä).

– Rakenna tarkkuusvalussa käytettävä tuotantolinja, jonka vuosituotanto on 50 000 kpl korkean lämpötilan seoksesta valmistettuja turbiinikomponentteja, ja varmista täydellinen prosessikattavuus materiaalin sulatukselta muottien valmistukseen, tarkkuusvalussa ja jälkikäsittelyyn asti.

– Saavutetaan valumäärän hyväksyntäaste ≥98,5 %, mittojen tarkkuus ±0,02 mm ja toimitetaan onnistuneesti kotimaisille ja ulkomaisille tunnetuille automaali- ja turboturbiinivalmistajille; tuontikorvausaste saavuttaa 75 %.

3. Hankkeen toteuttaminen

– Erikoisliittymäaineiden tutkimus ja kehitys: Yhteistyö ammattimaiden tutkimuslaitosten kanssa K418-nikkelipohjaisen korkealämpötilaliittymän (Ni ≥ 73 %, Cr 13–14 %, Mo 4–5 %) koostumuksen optimoimiseksi, valumisvahvistavan faasin tehostamiseksi ja materiaalin korkealämpötilasuorituskyvyn parantamiseksi. Tyhjiöinduktiotuotantoteknologian käyttö varmistaa liittymän puhtauden ja vähentää epäpuhtauksien määrän alle 30 ppm:n, mikä ratkaisee perinteisessä sulatusteknologiassa esiintyvät ongelmat, kuten komponenttien erottuminen ja karkeat jyväkset.

– Tarkkuusvalumisen prosessin parantaminen: Magma-valusimulaatiosoftwaren käyttöönotto valun nestemäisen metallin lämpötilakentän simulointiin kaatamisen aikana ja nestemäisen vaiheen lämpötilakentän simulointiin kovettumisen aikana, pohjasta kaatavan järjestelmän optimointi sekä kaatolämpötilan säätäminen 1550 °C:seen varmistaakseen hyvän seoksen täyttökyvyn. Sijoitettavaa valua + 3D-tulostettujen muottien teknologian käyttöönotto mahdollistaa monimutkaisten turbiinisiipien rakenteiden korkean tarkkuuden nopean muodostamisen, lyhentää muottikehityksen kestoajan 40 %:lla ja vähentää kokeiluvalujen kustannuksia 30 %:lla.

– Laadunvalvonta ja jälkikäsittely: Varustetaan spektrianalysaattoreilla, metallografisilla mikroskoopeilla ja vetolujuustesteihin tarkoitetuilla koneilla, jotta voidaan suorittaa koko prosessin laatuvarmistus, mukaan lukien materiaalin koostumuksen tunnistaminen, metallografisen rakenteen analyysi ja mekaanisten ominaisuuksien testaus. Käytetään tarkkuushiomo- ja pinnanhiomateknologiaa varmistaakseen, että turbiinikomponenttien pinnan karheus on ≤Ra 0,6, ja suoritetaan tyhjiölämpökäsittely parantamaan komponenttien rakenteellista tiukkuutta ja väsymiselämää.

4. Hankkeen saavutukset

– Markkinasuorituskyky: Kun hanke otetaan käyttöön, sen vuotuinen tuotantoarvo on 180 miljoonaa yuania, ja se on solminut pitkäaikaisia yhteistyösopimuksia kotimaisien ja ulkomaisten tunnettujen turboahdinvalmistajien kanssa; tuotteita viedään Eurooppaan, Kaakkois-Aasiaan ja muihin alueisiin, ja vuosittainen viennin määrä on 15 000 kappaletta.

– Teknologinen innovaatio: On laadittu 8 ydinpatenttia (joista 3 on keksintöpatentteja), ja hallitaan tärkeitä teknologioita, kuten korkean lämpötilan seoksesta valmistettavien turbiinikomponenttien tarkkaa valumista. Tuotteiden suorituskyky vastaa tuontituotteita, mikä on murannut ulkomaisen teknologian monopoli tässä alalla. Suunnitellut valuprosessit ja -parametrit on vahvistettu teollisessa tuotannossa, ja niitä voidaan käyttää ohjeita todelliseen tuotantoon.

– Teollisuuden edistäminen: Edistetään autoteollisuuden osien, muottien valmistuksen ja testauslaitteiden kaltaisten ylä- ja alapuolisen teollisuuden kehitystä sekä autetaan korkealuokkaisen autoturboahdin ydinkomponenttien kotimaisen tuotannon edistämistä. Tämä auttaa kotimaista autoteollisuutta saavuttamaan energiansäästöä, päästöjen vähentämistä ja laadukasta kehitystä.