1. Tło projektu
Wraz z szybkim rozwojem globalnej branży motocyklowej oraz coraz surowszymi wymaganiami w zakresie oszczędzania energii i redukcji emisji, technologia turbosprężania stała się kluczowym środkiem poprawy sprawności silnika i ograniczenia emisji spalin. Turbiny do turbosprężarek, jako kluczowe komponenty, wymagają materiałów stopowych odpornych na wysokie temperatury, charakteryzujących się doskonałą odpornością na zmęczenie termiczne, utlenianie oraz pełzanie. Obecnie precyzyjne odlewanie komponentów turbin z materiałów stopowych odpornych na wysokie temperatury na krajowym rynku wiąże się z problemami takimi jak niska dokładność formowania, wysoki odsetek wad oraz niestabilna wydajność, co powoduje zależność od importu. Jiangsu Boyue Alloy, korzystając z głębokiego doświadczenia technicznego w zakresie topienia stopów niklu oraz precyzyjnej obróbki, zapoczątkowała ten projekt precyzyjnego odlewania, aby zlikwidować krajową lukę w produkcji wysokiej klasy komponentów turbin do autowych turbosprężarek oraz wzmocnić konkurencyjność krajowej branży części samochodowych.
2. Cele projektu
– Opracowanie materiałów stopowych niklowych wysokotemperaturowych K418 przeznaczonych do turbin turbosprężarek samochodowych, charakteryzujących się stabilną wydajnością i spełniających wymagania techniczne klasy motocyklowej (wytrzymałość na rozciąganie ≥950 MPa w temperaturze 600 °C, odporność na utlenianie ≥1000 godzin w temperaturze 800 °C).
– Budowa linii produkcyjnej do precyzyjnego odlewania o rocznej zdolności produkcyjnej wynoszącej 50 000 zestawów komponentów turbin z materiałów wysokotemperaturowych, obejmującej pełny cykl procesowy – od topienia materiału, produkcji form, precyzyjnego odlewania po obróbkę końcową.
– Osiągnięcie współczynnika przydatności odlewu ≥98,5 %, dokładności wymiarowej ±0,02 mm oraz udane dostawy do znanych krajowych i zagranicznych producentów turbin turbosprężarek samochodowych, przy stopniu zastąpienia importu osiągającym 75 %.
3. Realizacja projektu
– Badania i rozwój specjalnych stopów: Współpraca z profesjonalnymi instytutami badawczymi w celu zoptymalizowania stosunku składu stopu niklowego K418 przeznaczonego do pracy w wysokich temperaturach (Ni ≥ 73 %, Cr 13–14 %, Mo 4–5 %), wzmocnienia fazy wydzieleniowej odpowiedzialnej za umacnianie oraz poprawy ogólnych właściwości materiałowych w warunkach wysokich temperatur. Zastosowanie technologii topienia w próżni przy użyciu pieca indukcyjnego zapewnia czystość stopu i obniża zawartość zanieczyszczeń poniżej 30 ppm, rozwiązując problemy segregacji składników i powstawania grubych ziaren charakterystyczne dla tradycyjnych metod topienia.
- Modernizacja procesu odlewania precyzyjnego: wprowadzenie oprogramowania do symulacji odlewania Magma w celu symulacji pola temperatury cieczy podczas wlewu oraz pola temperatury fazy ciekłej podczas krzepnięcia, optymalizacja systemu wlewu od spodu oraz ustalenie temperatury wlewu na poziomie 1550 ℃ w celu zapewnienia dobrej zdolności wypełniania formy przez stop ciekły. Zastosowanie odlewania precyzyjnego w połączeniu z technologią drukowania 3D form umożliwia osiągnięcie wysokoprecyzyjnego i szybkiego kształtowania złożonych konstrukcji łopatek turbiny, skrócenie cyklu rozwoju form o 40% oraz obniżenie kosztów produkcji próbnej o 30%.
- Kontrola jakości i przetwarzanie końcowe: wyposażenie w analizatory spektralne, mikroskopy metalograficzne oraz maszyny do badań wytrzymałości na rozciąganie umożliwia pełne badania jakości w całym cyklu produkcyjnym, w tym wykrywanie składu materiału, analizę struktury metalograficznej oraz badania właściwości mechanicznych. Zastosowanie precyzyjnego szlifowania i polerowania powierzchni zapewnia chropowatość powierzchni elementów turbiny na poziomie ≤Ra 0,6; ponadto przeprowadzane jest hartowanie próżniowe w celu zwiększenia gęstości strukturalnej oraz trwałości zmęczeniowej elementów.
4. Osiągnięcia projektu
- Wyniki rynkowe: Po wprowadzeniu projektu do produkcji jego roczna wartość produkcji wynosi 180 mln juanów; nawiązano długoterminowe relacje partnerskie z krajowymi i zagranicznymi renomowanymi producentami turbosprężarek, a produkty są eksportowane do Europy, Azji Południowo-Wschodniej i innych regionów przy rocznym wolumenie eksportu wynoszącym 15 000 zestawów.
– Innowacje technologiczne: uzyskano 8 podstawowych patentów (w tym 3 patenty wynalazcze), opanowano kluczowe technologie precyzyjnego odlewania elementów turbin wykonanych ze stopów żaroodpornych; parametry wydajnościowe produktu są porównywalne z produktami importowanymi, co pozwalałoby przełamać zagraniczną monopolową pozycję technologiczną w tej dziedzinie. Zaprojektowany proces odlewniczy oraz parametry zostały zweryfikowane w warunkach produkcji przemysłowej i mogą stanowić schemat kierujący dla rzeczywistej produkcji.
– Wspieranie rozwoju przemysłu: stymulowanie rozwoju sektorów powiązanych – takich jak produkcja części samochodowych, produkcja form odlewniczych oraz wyposażenie do badań i testów – wspiera lokalizację kluczowych komponentów turbosprężarek wysokiej klasy i przyczynia się do osiągnięcia przez krajowy przemysł motocyklowy oraz motocyklowy celów oszczędzania energii, redukcji emisji oraz rozwoju wysokiej jakości.
EN
