多级涡轮增压器壳体压铸模具设计

涡轮增压器压气机壳体低压铸造工艺改进发布时间：2021-08-13T11:36:25.943Z 来源：《科学与技术》2021年11期作者：王新高飞[导读] 车辆采用涡轮增压技术，使汽油燃烧更加充足，可以在不增加油耗和减王新高飞上汽通用（沈阳）北盛汽车有限公司辽宁沈阳 110000摘要：车辆采用涡轮增压技术，使汽油燃烧更加充足，可以在不增加油耗和减少废气排放的情况下大大增加发动机功率和扭矩。

空压机壳体是涡轮增压器下端的重要部件，其材料为铝合金。

低位移乘用车涡轮增压器空气压缩机外壳不得有裂纹、冷分离、混合、孔口、脱附等缺陷。

本课题涉及压缩空气机壳体低压成型件缺陷的技术分析与改进，目的是降低成型件的废率，提高成型件的质量。

关键词：汽车行业；涡轮增压器；壳体；铸造工艺引言涡轮增压技术是提高汽车发动机效率的有效手段之一，通常可以将发动机输出功率提高20%至40 %。

涡轮增压器外壳主要是铝合金，结构复杂，采用低压成型工艺。

与传统的重力流相比，低压流是通过结晶进行加压和凝固的，具有良好的成型质量和较高的效率，但对于结构复杂、性能要求高的流，存在工艺设计复杂性和工艺控制精度等要求。

1涡轮增压器的运作原理涡轮增压器组成系统主要为转子、压缩机、密封装置、中间体和轴承机构等。

其工作原理是发动机在高温高压作用下排放废气，然后在涡轮上作用旋转，废气涡轮的工作导致压缩机在同一轴上旋转，气体过滤器工作后形成的空气由压缩机在压缩后操作，l压缩空气压力机和废气涡轮是汽车装置中内置的装置。

涡轮增压器的最大优点是它可以大大增加发动机的扭力和功率，而不会增加发动机的位移量。

通常，设备增压器电机转矩和功率比正常电机增加20%至30 %。

涡轮增压器的缺点是运转滞后问题，简而言之，因为叶轮的惯性导致油层相对缓慢而瞬时的变化，导致发动机增大、功率减小以及汽车突然加速时反应迟缓。

2涡轮增压发动机的特点(1)不再发生爆炸。

由于发动机排放废气的第二次使用，涡轮增压器转速可达5，000 ~ 23，000 r / min，采用高速燃气轮机轮提高发动机功率，使吸入的空气超压，有效提高了气缸的空气密度，从而使涡轮增压器功率可增加约30 %，在相同位移条件下爆炸力可更大。

科学技术创新2019.21多级涡轮增压器壳体压铸模具的设计要点分析廖仲杰（广东鸿图科技股份有限公司，广东肇庆526108）在进行多级涡轮增压器壳体压铸模具设计时，要根据涡轮增压器的系统类型选择合适的涡轮增压器增加技术，一般涡轮增压主要分为气波涡轮增压系统、机械涡轮增压系统、废气涡轮增压系统等，在进行车用涡轮增压技术设计时，采用的就是废弃涡轮增压技术，这种技术能够对空气进行压缩处理，以增加多级涡轮增压器的进气量，在应用时主要利用废气排除时的惯性带动涡轮，将空气送到气缸中。

1多级涡轮增压器多级涡轮增压器是一种空气压缩机，主要通过压缩空气的方式推动涡轮运转，带动叶轮旋转，以满足人们对压缩空气的需求。

并且，对着发动机旋转速度的加快，涡轮旋转的速度也会随之加快，空气被压缩的速度也会随之加快，随着空气密度的增大，其能够然收的燃料数量也在逐渐增加，发动机的转速也会随之增加，其的输出功率也会随之增加。

加装废弃涡轮增加器之后，发动机的扭矩能力会增加30%-30%左右。

但是废弃涡轮增压器的去电也非常明显，当使用者踩下油门时，发动机并不会出现即时增压的情况，在这个过程中发动机会出现几秒钟的滞后实践，通常称这种情况为增压延时，为了缩短涡轮增压器的增压延时实践，需要降低涡轮增压器旋转时的重量，缩小涡轮增压器的尺寸，以避免涡轮增压器扭矩增加等受到影响。

现在我国为了解决这一问题采用的方法，一般为多级涡轮增压的方式，比如：飞机引擎等采用的一般都是二级涡轮增压技术，这种技术在应用时主要是将两个涡轮增压器串联在一起，但是在这个过程中涡轮增压器的结构并没有出现非常大的变化。

增压器安装在发动机的排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，如此高的转速和温度使得常见的机械滚针或滚珠轴承无法为转子工作，因此涡轮增压器普遍采用全浮动轴承，由机油来进行润滑，还有冷却液为增压器进行冷却。

以前，涡轮增压器大都用在柴油发动机上，因为汽油和柴油的燃烧方式不一样，因此发动机采用涡轮增压器的形式也有所区别。

涡轮增压器铝合金壳体低压铸造技术摘要：涡轮增压器是汽车极为重要的零部件之一，因此涡轮增压器的铸造质量会直接影响到汽车的质量，必须进一步加强质量管理。

本文以涡轮增压器为研究对象，探讨在涡轮增压器的铝合金壳体铸造过程中采用低压铸造技术的方式，分析所使用的铸造设备以及合适的材料，并对浇筑过程中的关键点进行分析，以供参考。

关键词：涡轮增压器；铝合金壳体；低压铸造技术在社会经济快速发展的背景下，人们的生活条件有了极大的改善，因此汽车成为人们出行的首选工具，进一步拓展了汽车市场的需求量，而作为汽车发动机中关键配件之一的涡轮增压器逐渐成为汽车生产的核心环节。

涡轮增压器能够在有效控制汽车成本的前提下促进发动机输出功率的有效提升，提升幅度可以达到20%-40%左右[1]。

涡轮增压器的叶轮壳体一般采用铝合金作为材料，采用低压铸造的生产方式打造出复杂的形状。

和传统的重力铸造技术不同，低压铸造技术能够让材料在低压的状态下实现充型处理，并完成凝固结晶的流程，所以制成的壳体往往质量更高，具有更为优异的成品率。

但是低压铸造技术在面对性能要求不断提升、形状日趋复杂的构件制造上，仍需不断突破控制和工艺上的技术瓶颈。

因此，本文以涡轮增压器为研究对象，分析低压铸造技术在其铝合金壳体制造过程中的注意事项，希望能为低压铸造技术的进一步发展提供思路。

一、低压铸造设备和材料1、浇注系统涡轮增压器的制作工艺较为复杂，尤其是铝合金壳体的制造部分。

在使用低压铸造技术时，一般由一根升液管和几个浇口相互衔接，这样能够一次完成更多的壳体铸造，确保铸造的质量。

2、合金材料在选择铝合金壳体的材料时，一般会挑选AI-Si-Cu系合金ZL105，同时为了使金属液的质量进一步提升，在进行标准操作的过程中会通过Ar气旋转吹气的方式进行精炼，同时加入Sr变质和AJ-Ti-B细化晶粒保证制造质量[2]。

二、浇注工艺1、维护在进行壳体铸造的过程中，定期清理模具并做好模具的保养工作不仅能够进一步提升铸件的质量，使生产水平更加稳定，还能够使模具的使用寿命获得进一步提升。

1涡轮增压器概述在节能减排、绿色环保概念的影响下，越来越多的人开始关注汽车废气排放问题，作为一种空气压缩机，涡轮增压器通过压缩周围空气的方式达到进气量增加的目标。

同时具备提高发动机功率、改善发动机的排放、提供高原补偿的功能以及提高燃油经济性，降低油耗四个优势特点的涡轮增压器由于性能效果良好，越来越多的普及应用到更多品牌和类型的汽车，对于改善传统发动机自然吸气的不足起到了显著的效果，可以在满足发动机不改变排气量的情况下，提高输出功率30%，对节能减排产生积极地促进作用。

涡轮增压器在结构上主要由压气机和涡轮两部分组成，具体而言，压气机由扩压器、单级离心式压气机以及压气机壳三部分组成；涡轮由涡轮、涡轮壳以及单级径流式三部分组成。

在内部的结构上，有采用内支承式的转子、位于叶轮中间体内的全浮动式浮动轴承，其中转子的轴向力主要依靠推力球轴承端面用以承受。

外观上涡轮端和压气机端均安装有密封环装置，此外对于涡轮增压器中的压气机端单独设有挡油罩，主要功能用以防止润滑油的泄漏，具体的组成示意图如图1所示，内部结构示意图如图2所示。

图1涡轮增压器示意图2涡轮增压器压壳铸造流程涡轮增压器压壳的铸造流程主要包括，模具选择、模具预热、浇注以及冷却成型等阶段。

其中值得注意的是，在模具预热阶段，应该通过模温机平稳为选择的模具提供足够的热量，以使得模具的温度控制在300℃左右；在浇注压壳时，对型腔在进行浇入金属液体时，反复地与型腔发生热量传递，已达到金属液体与模具型腔之间热平衡稳定的状态。

在进行制芯过程中，需要进行检查加热管线是否接好、检查测温热电偶是否接好和检查气阀是否存在漏气以及管道是否破损等异常问题；避免异常现象的发生。

铸造涡轮增压器铝合金的熔炼主要包括，对铸造铝合金的熔炼进行配料、铸造铝合金进行加料、铸造铝合金的熔化、铸造铝合金的精炼、变质处理以及铸造铝合金的成分分析等五个具体操作阶段。

在熔化工序的过程中，需要注意的是熔体的二次污染问题，为了保证熔体质量，在生产操作过程要做到一是对炉料、精炼剂、精变剂以及过程涉及到的所有操作工具进行事先干燥处理；二是为了避免渗铁，炉料要保证砂子、泥土和其他有害物进行剔除，制造过程中用的铁工具尽量进行涂料涂覆；三是熔炼过程中要对熔炼温度、浇注温度和浇注时间进行严格控制，避免铝液升温过高，保温时间过长等情况的出现。

一种新型发动机壳体的铸造模具结构引言：发动机是现代机械设备中不可或缺的重要部件之一，而发动机壳体作为发动机的外壳，承载着发动机的各个部件，具有保护和支撑的功能。

为了提高发动机壳体的质量和生产效率，设计一种新型的铸造模具结构对于发动机制造行业具有重要意义。

一、背景介绍传统的发动机壳体铸造模具结构存在一些问题，如模具加工周期长、模具寿命短、模具成本高等。

因此，研发一种新型的铸造模具结构势在必行，以提高发动机壳体的质量和生产效率。

二、新型发动机壳体铸造模具结构的设计思路1. 模具材料选择：选择高强度、高耐磨的材料作为模具材料，以提高模具的寿命和耐用性。

2. 模具结构优化：采用多腔型设计，即将发动机壳体的铸造过程分为多个阶段进行，每个阶段使用不同的模具腔体，以提高铸件的质量和减少缺陷。

3. 模具冷却系统设计：在模具结构中设置合理的冷却系统，以提高铸件的凝固速度和降低温度梯度，从而减少缩孔、夹杂等缺陷。

4. 模具开合机构设计：采用先进的液压或气动开合机构，以提高模具的开合速度和稳定性，减少生产周期和人工成本。

三、新型发动机壳体铸造模具结构的优势1. 提高生产效率：新型模具结构采用多腔型设计，可以一次性铸造多个发动机壳体，大大提高了生产效率。

2. 提高铸件质量：优化的模具结构和冷却系统设计可以减少缺陷的产生，提高铸件的质量和一致性。

3. 延长模具寿命：采用高强度、高耐磨的模具材料，可以延长模具的使用寿命，减少模具更换的频率。

4. 降低生产成本：新型模具结构的设计和优化可以减少生产周期和人工成本，降低生产成本。

四、新型发动机壳体铸造模具结构的应用前景新型发动机壳体铸造模具结构具有较大的应用潜力和广阔的市场前景。

随着汽车工业的发展和对发动机性能要求的不断提高，对发动机壳体的质量和生产效率要求也越来越高。

新型铸造模具结构的应用将极大地促进发动机制造行业的发展，并为汽车工业的繁荣做出贡献。

结论：新型发动机壳体铸造模具结构的设计和应用具有重要的意义，可以提高发动机壳体的质量和生产效率，降低生产成本，促进发动机制造行业的发展。

壳体压铸模设计
邓启汉
【期刊名称】《模具工业》
【年(卷),期】1991()12
【摘要】1 概述 XWX-2、2A壳体件(图1),是飞机仪表上所用的壳体件。

以前用铝棒经机械加工而成,由于零件较复杂,机加工困难,周期长、经济效益低。

随着批量的不断增加,改用压铸生产,缩短了周期,使材料利用率提高,从而提高了经济效益。

【总页数】3页(P42-44)
【关键词】壳体件;压铸模;设计
【作者】邓启汉
【作者单位】四川雅安川江仪器厂
【正文语种】中文
【中图分类】TG241
【相关文献】
1.多级涡轮增压器壳体压铸模具的设计要点分析 [J], 廖仲杰
2.多级涡轮增压器壳体压铸模具的设计要点分析 [J], 廖仲杰
3.基于CAE分析的复杂壳体压铸模具设计 [J], 贾志欣;王子平;李继强;刘立君;霍庆文
4.左右侧面定位壳体压铸模设计 [J], 姜伯军
5.杯状壳体类零件压铸模具改为挤压压铸模锻模具的方案 [J], 欧阳明;欧阳润松
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