Otomobil Türboşarjörleri için Yüksek Sıcaklık Alaşımı Türbin Bileşenlerinin Hassas Döküm Projesi

1. Proje Arka Planı

Küresel otomotiv endüstrisinin hızlı gelişimi ve enerji tasarrufu ile emisyon azaltma konusundaki giderek daha katı gereksinimleriyle birlikte, türboşarj teknolojisi motor verimliliğini artırmak ve egzoz emisyonlarını azaltmak için temel bir yöntem haline gelmiştir. Türboşarjör türbinleri, kritik ana bileşenler olarak, üstün yüksek sıcaklık yorulma direnci, oksidasyon direnci ve sürünme direncine sahip yüksek sıcaklık alaşımlı malzemeler gerektirmektedir. Şu anda yüksek sıcaklık alaşımlı türbin bileşenlerinin yerli pazardaki hassas dökümü, düşük şekillendirme doğruluğu, yüksek kusur oranı ve kararsız performans gibi sorunlarla karşı karşıyadır ve büyük ölçüde ithalata bağımlıdır. Jiangsu Boyue Alaşımı, nikel bazlı alaşım ergitme ve hassas işleme alanında derin teknik birikimine dayanarak, yüksek uç otomotiv türboşarjör türbin bileşenlerindeki yerli eksikliği gidermek ve yerli otomotiv parçaları endüstrisinin temel rekabet gücünü artırmak amacıyla bu hassas döküm projesini başlattı.

2. Proje Amaçları

- Otomobil türboşarjör türbinleri için uygun K418 nikel bazlı yüksek sıcaklık alaşım malzemeleri geliştirme; kararlı performans göstermeli ve otomotiv sınıfı teknik gereksinimlerini karşılamalıdır (600 °C’de çekme dayanımı ≥950 MPa, 800 °C’de oksidasyon direnci ≥1000 saat).

- Malzeme ergitme, kalıp yapımı, hassas döküm ve son işlem aşamalarını kapsayan tam süreç kapasitesine sahip, yıllık 50.000 adet yüksek sıcaklık alaşım türbin bileşeni üretimi gerçekleştiren bir hassas döküm üretim hattı kurma.

- Döküm kabul oranı ≥%98,5, boyutsal doğruluk ±0,02 mm elde edilmesi; ulusal ve uluslararası tanınmış otomobil türboşarjör üreticilerine başarıyla tedarik sağlanması; ithal ikame oranı %75’e ulaşılması.

3. Proje Uygulaması

- Özel Alaşım Malzemesi Ar-Ge: K418 nikel bazlı yüksek sıcaklık alaşımının (Ni≥%73, Cr %13-14, Mo %4-5) bileşim oranını optimize etmek amacıyla profesyonel araştırma enstitüleriyle iş birliği yapılır; çökelme sertleştirme fazı güçlendirilir ve malzemenin yüksek sıcaklıkta genel performansı artırılır. Alaşımın saflığını sağlamak ve safsızlık içeriğini 30 ppm’nin altına düşürmek için vakumlu indüksiyon ergitme teknolojisi uygulanır; bu sayede geleneksel ergitme yöntemlerinde ortaya çıkan bileşen ayrımlılığı ve kalın taneli yapı problemleri çözülür.

- Hassas Döküm Süreci Güncelleme: Alaşım sıvısının doldurma kapasitesini sağlamak amacıyla döküm sırasında akışkan sıcaklık alanını ve katılaşma sırasında sıvı faz sıcaklık alanını simüle etmek için Magma döküm simülasyon yazılımı kullanılarak alttan döküm sistemi optimize edilir ve döküm sıcaklığı 1550 ℃ olarak belirlenir. Karmaşık türbin kanadı yapılarının yüksek hassasiyetli ve hızlı şekillendirilmesini gerçekleştirmek için yatırım dökümü + 3B yazdırma kalıp teknolojisi uygulanır; bu sayede kalıp geliştirme süresi %40 kısaltılır ve deneme üretim maliyetleri %30 azaltılır.

- Kalite Kontrolü ve Son İşlem: Malzeme bileşimi tespiti, metalografik yapı analizi ve mekanik performans testi dahil olmak üzere tam süreç kalite denetimi gerçekleştirmek için spektral analizörler, metalografik mikroskoplar ve çekme test cihazları ile donatılmıştır. Türbin bileşenlerinin yüzey pürüzlülüğünü ≤Ra 0,6 seviyesinde tutmak için hassas taşlama ve yüzey parlaklık teknolojisi uygulanır; ayrıca bileşenlerin yapısal yoğunluğunu ve yorulma ömrünü artırmak amacıyla vakum ortamında ısı işlemi uygulanır.

4. Proje Başarıları

- Pazar Performansı: Proje üretim aşamasına geçtikten sonra yıllık üretim değeri 180 milyon yuan olacak ve ulusal ve uluslararası tanınmış turboşarj üreticileriyle uzun vadeli iş birliği ilişkileri kurulacaktır. Ürünler Avrupa, Güneydoğu Asya ve diğer bölgelere ihraç edilecek olup yıllık ihracat hacmi 15.000 adettir.

- Teknolojik Yenilik: Yüksek sıcaklık alaşımından yapılan türbin bileşenlerinin hassas dökümüne ilişkin 8 temel patent (3 adet buluş patentı) oluşturmak, bu ürünün performansının ithal ürünlerle kıyaslanabilir düzeyde olmasını sağlamak ve bu alandaki yabancı teknik tekelin kırılmasını sağlamak. Tasarlanan döküm süreci ve parametreleri endüstriyel üretimle doğrulanmış olup, gerçek üretim için rehberlik edici bir şema olarak kullanılabilmektedir.

- Endüstriyel Teşvik: Otomotiv parçaları, kalıp imalatı ve test ekipmanları gibi yukarı yönlü ve aşağı yönlü sektörlerin gelişimini desteklemek; yüksek uç otomotiv turboşarjör çekirdek bileşenlerinin yerelleştirme sürecini ilerletmek; ulusal otomotiv sektörünün enerji tasarrufu, emisyon azaltımı ve kaliteli kalkınmayı sağlamasına yardımcı olmak.