โครงการหล่อแม่พิมพ์ความแม่นยำสำหรับส่วนประกอบเทอร์บินโลหะผสมทนความร้อนสำหรับเทอร์โบชาร์จเจอร์รถยนต์

1. บริบทของโครงการ

ด้วยการพัฒนาอุตสาหกรรมยานยนต์ทั่วโลกอย่างรวดเร็ว และข้อกำหนดด้านการประหยัดพลังงานและการลดการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดยิ่งขึ้น ทำให้เทคโนโลยีเทอร์โบชาร์จจิ้งกลายเป็นวิธีหลักในการเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์และลดการปล่อยไอเสีย ทั้งนี้ เทอร์ไบน์ของเทอร์โบชาร์จเจอร์ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักสำคัญ จำเป็นต้องใช้วัสดุโลหะผสมทนความร้อนสูงที่มีคุณสมบัติโดดเด่นในด้านความต้านทานต่อการเหนื่อยล้าจากความร้อนสูง การออกซิเดชัน และการไหลแบบครีป (creep) ปัจจุบัน กระบวนการหล่อแม่พิมพ์ความแม่นยำสูงสำหรับชิ้นส่วนเทอร์ไบน์โลหะผสมทนความร้อนในตลาดภายในประเทศยังประสบปัญหา เช่น ความแม่นยำในการขึ้นรูปต่ำ อัตราการเกิดข้อบกพร่องสูง และสมรรถนะไม่คงที่ จึงยังต้องพึ่งพาการนำเข้าเป็นหลัก บริษัท Jiangsu Boyue Alloy อาศัยความเชี่ยวชาญทางเทคนิคที่ลึกซึ้งในด้านการถลุงโลหะผสมฐานนิกเกิลและการแปรรูปแบบความแม่นยำสูง จึงได้เปิดตัวโครงการหล่อแม่พิมพ์ความแม่นยำนี้ เพื่อเติมเต็มช่องว่างในตลาดภายในประเทศสำหรับชิ้นส่วนเทอร์ไบน์เทอร์โบชาร์จเจอร์ระดับไฮเอนด์สำหรับยานยนต์ และยกระดับความสามารถในการแข่งขันหลักของอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ภายในประเทศ

2. วัตถุประสงค์ของโครงการ

- พัฒนาวัสดุโลหะผสมนิกเกิลชนิด K418 ที่ทนความร้อนสูง ซึ่งเหมาะสำหรับเทอร์ไบน์ของเทอร์โบชาร์จเจอร์รถยนต์ โดยมีสมรรถนะคงที่และเป็นไปตามข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับวัสดุระดับอุตสาหกรรมยานยนต์ (ความแข็งแรงดึง ≥950 เมกะพาสคาล ที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส และความต้านทานการออกซิเดชัน ≥1,000 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส)

- สร้างสายการผลิตการหล่อแบบแม่นยำ ที่สามารถผลิตชิ้นส่วนเทอร์ไบน์จากโลหะผสมทนความร้อนได้ปีละ 50,000 ชุด ครอบคลุมกระบวนการผลิตทั้งหมด ตั้งแต่การหลอมวัสดุ การทำแม่พิมพ์ การหล่อแบบแม่นยำ ไปจนถึงการแปรรูปหลังการหล่อ

- บรรลุอัตราการผ่านการตรวจสอบคุณภาพของการหล่อ ≥98.5% ความแม่นยำของมิติ ±0.02 มิลลิเมตร และจัดจำหน่ายให้กับผู้ผลิตเทอร์โบชาร์จเจอร์รถยนต์ชั้นนำทั้งในประเทศและต่างประเทศอย่างประสบความสำเร็จ โดยอัตราการทดแทนการนำเข้าอยู่ที่ 75%

3. การดำเนินโครงการ

- การวิจัยและพัฒนาวัสดุโลหะผสมพิเศษ: ร่วมมือกับสถาบันวิจัยเฉพาะทางเพื่อปรับปรุงสัดส่วนองค์ประกอบของโลหะผสมนิกเกิลทนความร้อนเกรด K418 (นิกเกิล ≥73%, โครเมียม 13–14%, โมลิบดีนัม 4–5%) เสริมเฟสการแข็งตัวจากการตกตะกอน และยกระดับสมรรถนะโดยรวมภายใต้อุณหภูมิสูงของวัสดุ ใช้เทคโนโลยีการหลอมแบบเหนี่ยวนำในสุญญากาศเพื่อให้มั่นใจในความบริสุทธิ์ของโลหะผสม ลดปริมาณสิ่งเจือปนให้ต่ำกว่า 30 ppm และแก้ไขปัญหาการแยกชั้นขององค์ประกอบและการเกิดเกรนหยาบซึ่งพบได้ในการหลอมแบบดั้งเดิม

- การปรับปรุงกระบวนการหล่อแบบแม่นยำ: นำซอฟต์แวร์จำลองการหล่อ Magma มาใช้เพื่อจำลองสนามอุณหภูมิของของไหลขณะเทลงแบบและสนามอุณหภูมิของเฟสของเหลวในระหว่างการแข็งตัว ปรับปรุงระบบการเทจากด้านล่าง และกำหนดอุณหภูมิการเทไว้ที่ 1550 องศาเซลเซียส เพื่อให้มั่นใจว่าโลหะผสมจะสามารถเติมเข้าไปในแม่พิมพ์ได้ดี ใช้เทคโนโลยีการหล่อแบบปลอกหลอม (investment casting) ร่วมกับเทคโนโลยีแม่พิมพ์แบบพิมพ์สามมิติ (3D printing) เพื่อให้สามารถขึ้นรูปใบพัดเทอร์ไบน์ที่มีโครงสร้างซับซ้อนได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว ทำให้วัฏจักรการพัฒนาแม่พิมพ์สั้นลง 40% และลดต้นทุนการผลิตต้นแบบลง 30%

- การควบคุมคุณภาพและการประมวลผลหลังการผลิต: ติดตั้งเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม กล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยา และเครื่องทดสอบแรงดึง เพื่อดำเนินการตรวจสอบคุณภาพตลอดกระบวนการ ซึ่งรวมถึงการตรวจวิเคราะห์องค์ประกอบวัสดุ การวิเคราะห์โครงสร้างโลหะวิทยา และการทดสอบสมบัติเชิงกล ใช้เทคโนโลยีการขัดแบบความแม่นยำสูงและการขัดผิวเพื่อให้ความหยาบของพื้นผิวชิ้นส่วนเทอร์โบอยู่ที่ ≤Ra 0.6 และดำเนินการอบร้อนภายใต้สุญญากาศเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของโครงสร้างและอายุการใช้งานภายใต้ภาวะความล้าของชิ้นส่วน

4. ผลลัพธ์ของโครงการ

- ผลการดำเนินงานในตลาด: หลังจากโครงการเริ่มดำเนินการผลิตแล้ว มีมูลค่าผลผลิตต่อปี 180 ล้านหยวน และได้สร้างความสัมพันธ์ในการร่วมมือระยะยาวกับผู้ผลิตเทอร์โบชาร์จเจอร์ชั้นนำทั้งในประเทศและต่างประเทศ โดยส่งออกผลิตภัณฑ์ไปยังยุโรป เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ และภูมิภาคอื่นๆ ด้วยปริมาณการส่งออกรวมต่อปี 15,000 ชุด

- นวัตกรรมทางเทคโนโลยี: ได้รับสิทธิบัตรหลัก 8 ฉบับ (รวมสิทธิบัตรการประดิษฐ์ 3 ฉบับ) ควบคุมเทคโนโลยีหลักในการหล่อแบบแม่นยำชิ้นส่วนเทอร์ไบน์จากโลหะผสมทนความร้อนสูง โดยสมรรถนะของผลิตภัณฑ์เทียบเคียงกับสินค้านำเข้า ทำลายการผูกขาดทางเทคนิคจากต่างประเทศในสาขานี้ กระบวนการและพารามิเตอร์การหล่อที่ออกแบบไว้ได้รับการยืนยันแล้วผ่านการผลิตเชิงอุตสาหกรรม และสามารถใช้เป็นแนวทางสำหรับการผลิตจริงได้

- การส่งเสริมอุตสาหกรรม: ขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมภาคต้นและภาคปลาย เช่น ชิ้นส่วนยานยนต์ การผลิตแม่พิมพ์ และอุปกรณ์ทดสอบ ส่งเสริมการผลิตชิ้นส่วนแกนกลางของเทอร์โบชาร์จเจอร์ระดับไฮเอนด์ภายในประเทศ และสนับสนุนอุตสาหกรรมยานยนต์ภายในประเทศให้บรรลุเป้าหมายการประหยัดพลังงาน ลดการปล่อยมลพิษ และพัฒนาอย่างมีคุณภาพ