1. Project Background
Com o rápido desenvolvimento da indústria automotiva global e os requisitos cada vez mais rigorosos de conservação de energia e redução de emissões, a tecnologia de turbocompressão tornou-se um meio essencial para melhorar a eficiência do motor e reduzir as emissões dos gases de escapamento. As turbinas dos turbocompressores, como componentes centrais fundamentais, exigem materiais em ligas resistentes a altas temperaturas, com excelente resistência à fadiga em altas temperaturas, resistência à oxidação e resistência à fluência. Atualmente, a fundição precisa de componentes de turbinas em ligas resistentes a altas temperaturas no mercado doméstico enfrenta problemas como baixa precisão de conformação, alta taxa de defeitos e desempenho instável, dependendo, principalmente, de importações. A Jiangsu Boyue Alloy, com base em sua sólida acumulação técnica na fusão de ligas à base de níquel e no processamento preciso, lançou este projeto de fundição precisa para preencher a lacuna doméstica em componentes de turbinas de turbocompressores automotivos de alta gama e fortalecer a competitividade central da indústria nacional de peças automotivas.
2. Objetivos do Projeto
- Desenvolver materiais de liga de alta temperatura à base de níquel K418, adequados para turbinas de turbocompressores automotivos, com desempenho estável e que atendam aos requisitos técnicos da categoria automotiva (resistência à tração ≥950 MPa a 600 ℃, resistência à oxidação ≥1.000 horas a 800 ℃).
- Construir uma linha de produção de fundição de precisão com capacidade anual de 50.000 conjuntos de componentes de turbinas em ligas de alta temperatura, garantindo cobertura completa de todo o processo, desde a fusão do material, fabricação do molde, fundição de precisão até o processamento pós-fundição.
- Alcançar taxa de qualificação na fundição ≥98,5 %, precisão dimensional de ±0,02 mm e fornecer com sucesso a importantes fabricantes domésticos e estrangeiros de turbocompressores automotivos, com taxa de substituição de importações atingindo 75 %.
3. Execução do Projeto
- Pesquisa e desenvolvimento de materiais especiais em liga: cooperar com institutos de pesquisa especializados para otimizar a proporção de composição da liga de alta temperatura à base de níquel K418 (Ni ≥ 73 %, Cr 13–14 %, Mo 4–5 %), reforçar a fase de precipitação que promove o encruamento e melhorar o desempenho geral do material em altas temperaturas. Adotar a tecnologia de fusão por indução a vácuo para garantir a pureza da liga, reduzindo o teor de impurezas para abaixo de 30 ppm e resolvendo os problemas de segregação de componentes e grãos grosseiros presentes na fundição tradicional.
- Atualização do Processo de Fundição de Precisão: Introduzir o software de simulação de fundição Magma para simular o campo de temperatura do fluido durante a vazão e o campo de temperatura da fase líquida durante a solidificação, otimizar o sistema de vazão inferior e definir a temperatura de vazão em 1550 ℃ para garantir boa capacidade de preenchimento do líquido da liga. Adotar a fundição em cera perdida + tecnologia de moldes impressos em 3D para viabilizar a conformação rápida de alta precisão de estruturas complexas de pás de turbina, reduzindo o ciclo de desenvolvimento de moldes em 40% e os custos de produção experimental em 30%.
- Controle de Qualidade e Pós-processamento: Equipado com analisadores espectrais, microscópios metalográficos e máquinas de ensaio de tração para realizar inspeções de qualidade em todo o processo, incluindo detecção da composição dos materiais, análise da estrutura metalográfica e ensaios de desempenho mecânico. Adota tecnologia de retificação de precisão e polimento de superfície para garantir que a rugosidade superficial dos componentes da turbina seja ≤Ra 0,6 e realiza tratamento térmico a vácuo para melhorar a densidade estrutural e a vida útil por fadiga dos componentes.
4. Resultados do Projeto
- Desempenho no Mercado: Após a entrada em operação do projeto, o valor anual da produção atinge 180 milhões de yuans, tendo estabelecido relações de cooperação de longo prazo com importantes fabricantes nacionais e internacionais de turbocompressores; os produtos são exportados para a Europa, Sudeste Asiático e outras regiões, com um volume anual de exportações de 15.000 unidades.
- Inovação Tecnológica: Desenvolveu 8 patentes principais (3 patentes de invenção), dominando as tecnologias-chave de fundição precisa de componentes de turbinas em ligas de alta temperatura, com desempenho do produto comparável ao de produtos importados, rompendo o monopólio técnico estrangeiro nesse campo. O processo de fundição e os parâmetros projetados foram validados pela produção industrial e podem ser utilizados como esquema orientador para a produção real.
- Promoção Industrial: Impulsiona o desenvolvimento de indústrias upstream e downstream, como peças automotivas, fabricação de moldes e equipamentos de teste, promovendo o processo de localização de componentes centrais de turbocompressores automotivos de alta performance e contribuindo para que a indústria automobilística nacional alcance conservação de energia, redução de emissões e desenvolvimento de alta qualidade.
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