1. Contexte du projet
Avec le développement rapide de l’industrie automobile mondiale et les exigences de plus en plus strictes en matière de conservation de l’énergie et de réduction des émissions, la technologie de suralimentation est devenue un moyen fondamental pour améliorer le rendement des moteurs et réduire les émissions d’échappement. Les turbines de turbocompresseurs, en tant que composants centraux essentiels, nécessitent des matériaux en alliage à haute température présentant une excellente résistance à la fatigue à haute température, à l’oxydation et au fluage. À l’heure actuelle, la fonderie de précision des composants de turbine en alliage à haute température sur le marché national connaît des problèmes tels qu’une faible précision de formage, un taux élevé de défauts et des performances instables, ce qui entraîne une dépendance importante vis-à-vis des importations. Jiangsu Boyue Alloy, s’appuyant sur son solide savoir-faire technique dans la fusion des alliages à base de nickel et la mécanique de précision, a lancé ce projet de fonderie de précision afin de combler le déficit national en composants haut de gamme de turbines pour turbocompresseurs automobiles et renforcer la compétitivité stratégique de l’industrie nationale des pièces automobiles.
2. Objectifs du projet
- Développer des matériaux en alliage à base de nickel K418 à haute température, adaptés aux turbines de turbocompresseurs automobiles, offrant des performances stables et répondant aux exigences techniques de la qualité automobile (résistance à la traction ≥ 950 MPa à 600 °C, résistance à l’oxydation ≥ 1 000 heures à 800 °C).
- Mettre en place une chaîne de production de fonderie de précision destinée à fabriquer annuellement 50 000 jeux de composants de turbine en alliage à haute température, couvrant l’ensemble du processus, depuis la fusion du matériau, la fabrication du moule, la fonderie de précision jusqu’à l’usinage final.
- Atteindre un taux de qualification des pièces moulées ≥ 98,5 %, une précision dimensionnelle de ± 0,02 mm, et assurer avec succès la fourniture à des fabricants chinois et étrangers réputés de turbocompresseurs automobiles, avec un taux de substitution des importations atteignant 75 %.
3. Mise en œuvre du projet
- Recherche et développement de matériaux en alliage spécial : collaborer avec des instituts de recherche spécialisés afin d’optimiser la composition de l’alliage réfractaire à base de nickel K418 (Ni ≥ 73 %, Cr 13–14 %, Mo 4–5 %), renforcer la phase de durcissement par précipitation et améliorer les performances globales à haute température du matériau. Adopter la technologie de fusion sous induction sous vide pour garantir la pureté de l’alliage, réduire la teneur en impuretés à moins de 30 ppm et résoudre les problèmes de ségrégation des éléments et de gros grains rencontrés dans les procédés de fusion traditionnels.
- Mise à niveau du procédé de fonderie de précision : introduction du logiciel de simulation de fonderie Magma afin de simuler le champ de température du métal en fusion lors du remplissage et le champ de température de la phase liquide pendant la solidification, optimisation du système de coulée par le bas et réglage de la température de coulée à 1550 ℃ pour garantir une bonne capacité de remplissage du métal en fusion. Adoption de la fonderie au sable + technologie de moule imprimé en 3D afin de réaliser la formation rapide et de haute précision de structures complexes d’aubes de turbine, réduction de 40 % du délai de développement des moules et diminution de 30 % des coûts de fabrication de prototypes.
- Contrôle qualité et post-traitement : Équiper d’analyseurs spectraux, de microscopes métallographiques et de machines d’essai de traction afin d’effectuer des inspections qualité tout au long du processus, y compris la détection de la composition des matériaux, l’analyse de la structure métallographique et les essais de performance mécanique. Adopter des technologies de meulage de précision et de polissage de surface afin de garantir que la rugosité de surface des composants de turbine soit ≤ Ra 0,6, et procéder à un traitement thermique sous vide pour améliorer la densité structurelle et la durée de vie en fatigue des composants.
4. Résultats du projet
- Performance sur le marché : Une fois le projet mis en production, il génère un chiffre d’affaires annuel de 180 millions de yuans et a établi des relations de coopération à long terme avec des fabricants nationaux et internationaux réputés de turbocompresseurs ; ses produits sont exportés vers l’Europe, l’Asie du Sud-Est et d’autres régions, avec un volume d’exportations annuel de 15 000 unités.
- Innovation technologique : Détenir 8 brevets fondamentaux (dont 3 brevets d’invention), maîtriser les technologies clés de la fonderie de précision des composants de turbine en alliage réfractaire, et atteindre des performances produits comparables à celles des produits importés, mettant ainsi fin au monopole technique étranger dans ce domaine. Le procédé de fonderie et les paramètres conçus ont été validés par la production industrielle et peuvent servir de schéma directeur pour la production réelle.
- Promotion industrielle : Stimuler le développement des industries amont et aval, telles que les pièces automobiles, la fabrication de moules et les équipements de test, accélérer la localisation des composants centraux haut de gamme des turbocompresseurs automobiles, et contribuer à la réalisation, par l’industrie automobile nationale, d’un développement économe en énergie, respectueux de l’environnement et de haute qualité.
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