Precisiegietproject voor turbinecomponenten van hoogtemperatuurlegeringen voor auto-turboladers

1. Projectachtergrond

Met de snelle ontwikkeling van de wereldwijde automobielindustrie en de steeds strengere eisen op het gebied van energiebehoud en emissiereductie is turboladertechnologie een kernmiddel geworden om de efficiëntie van motoren te verbeteren en uitlaatemissies te verminderen. Turbocompressorturbines, als cruciale kerncomponenten, vereisen hoogtemperatuurlegeringsmaterialen met uitstekende weerstand tegen hoogtemperatuurmoeheid, oxidatie en kruip. Op dit moment kent de binnenlandse markt problemen bij het precisiegieten van hoogtemperatuurlegeringsturbinecomponenten, zoals lage vormnauwkeurigheid, een hoog percentage defecten en onstabiele prestaties, waardoor men voornamelijk afhankelijk is van import. Jiangsu Boyue Alloy, dat beschikt over een diepe technische expertise op het gebied van smelten van nikkelgebaseerde legeringen en precisiebewerking, lanceerde dit precisiegietproject om de binnenlandse kloof op het gebied van hoogwaardige autoturboladerturbinecomponenten te dichten en het kernconcurrentievermogen van de binnenlandse automobielonderdelenindustrie te versterken.

2. Projectdoelstellingen

- Ontwikkel K418 nikkelgebaseerde hoogtemperatuurlegeringsmaterialen die geschikt zijn voor auto-turboladers, met stabiele prestaties en die voldoen aan de technische eisen van automobielkwaliteit (treksterkte ≥950 MPa bij 600 °C, oxidatiebestendigheid ≥1000 uur bij 800 °C).

- Bouw een precisiegietproductielijn met een jaarlijkse productiecapaciteit van 50.000 sets hoogtemperatuurlegeringsturbocomponenten, met volledige procesdekking van materiaalsmelting, matrijzenfabricage, precisiegieten tot nabewerking.

- Bereik een gietkwalificatiegraad van ≥98,5 %, afmetingsnauwkeurigheid van ±0,02 mm en lever succesvol aan gerenommeerde binnenlandse en buitenlandse fabrikanten van autoturboladers, met een importvervanginggraad van 75 %.

3. Uitvoering van het project

- Onderzoek en ontwikkeling van speciale legeringsmaterialen: Samenwerken met professionele onderzoeksinstituten om de samenstelling van de nikkelgebaseerde hoogtemperatuurlegering K418 (Ni ≥ 73 %, Cr 13–14 %, Mo 4–5 %) te optimaliseren, de precipitatieversterkende fase te versterken en de algehele hoogtemperatuurprestaties van het materiaal te verbeteren. Toepassing van vacuüminductiesmeltechnologie om de zuiverheid van de legering te garanderen, het gehalte aan onzuiverheden te verminderen tot minder dan 30 ppm en de problemen van componentensegregatie en grove korrels bij traditionele smeltprocessen op te lossen.

- Upgrade van het precisiegietproces: Introductie van Magma-gietsimulatiesoftware om het stromings- en temperatuurveld tijdens het gieten en het vloeibare temperatuurveld tijdens de stolling te simuleren, optimalisatie van het onderzijdse gietstelsel en instelling van de giettemperatuur op 1550 ℃ om een goede vulcapaciteit van de legeringsvloeistof te garanderen. Toepassing van verlorenschuimgieterij + 3D-printtechnologie voor mallen om hoge-nauwkeurige, snelle vorming van complexe turbinebladstructuren te realiseren, waardoor de ontwikkelingstijd van mallen met 40% wordt verkort en de kosten voor proefproductie met 30% worden verminderd.

- Kwaliteitscontrole en nabewerking: Voorzien van spectraalanalysatoren, metallografische microscopen en trekproefmachines om een volledige kwaliteitsinspectie uit te voeren gedurende het gehele proces, inclusief detectie van materiaalsamenstelling, analyse van de metallografische structuur en mechanische prestatietests. Gebruik precisieslijptechnologie en oppervlaktepolijstechnologie om te garanderen dat de oppervlakteruwheid van turbinecomponenten ≤Ra 0,6 bedraagt, en voer vacuümhittebehandeling uit om de structurele dichtheid en vermoeiingslevensduur van de componenten te verbeteren.

4. Projectresultaten

- Marktresultaten: Na ingebruikname van het project bedraagt de jaarlijkse productiewaarde 180 miljoen yuan, en zijn er langetermijn samenwerkingsovereenkomsten aangegaan met bekende binnenlandse en buitenlandse turbochargersfabrikanten; de producten worden geëxporteerd naar Europa, Zuidoost-Azië en andere regio’s, met een jaarlijkse exportvolume van 15.000 sets.

- Technologische innovatie: Ontwikkeling van 8 kernpatenten (waaronder 3 octrooien op uitvindingen), beheersing van de sleuteltechnologieën voor precisiegieten van turbinecomponenten van hoogtemperatuurlegeringen; de productprestaties zijn vergelijkbaar met die van geïmporteerde producten, waardoor het buitenlandse technologische monopolie op dit gebied is doorbroken. Het ontworpen gietproces en de parameters zijn gevalideerd via industriële productie en kunnen dienen als richtlijn voor de praktische productie.

- Industriële stimulering: Stimulering van de ontwikkeling van upstream- en downstreamindustrieën zoals auto-onderdelen, matrijzenfabricage en testapparatuur; bevordering van de lokaliseringsprocessen van hoogwaardige kerncomponenten voor autoturboladers en ondersteuning van de binnenlandse automobielindustrie bij energiebesparing, emissiereductie en kwalitatieve ontwikkeling.