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Turboladergehäusematerial: Vorstellung von 6 verschiedenen Gehäuselegierungen
Das Material des Turbinengehäuses sollte hohen Temperaturen standhalten: Die Arbeitstemperatur des Dieselmotor-Turboladers liegt im Allgemeinen bei etwa 600 °C, die Betriebstemperatur des Benzinmotor-Turboladers liegt bei bis zu 800-900 °C und die Arbeitstemperatur des Turboladers eines bestimmten Fahrzeugmotors liegt bei bis zu 900-950 °C. Mit der Verbesserung der Anforderungen an die Motorleistung muss die Betriebstemperatur des Turboladers weiter erhöht werden.
Der Turbolader besteht hauptsächlich aus einem Turbinenteil und einem Radteil. Die Turbinenräder sind bei hoher Temperatur und erfordern eine hervorragende Hochtemperaturleistung, daher bestehen sie aus Hochtemperaturlegierungen. Die Form des Turbolader-Turbinenrades ist komplex und das Material muss gute Gieß- und Hochtemperatureigenschaften aufweisen.
Das Material des Turbinen-Turboladergehäuses muss folgende Eigenschaften besitzen:
1. Gute Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit: Der Kompressor arbeitet lange Zeit in einer Hochtemperaturumgebung, und die Oxidationsbeständigkeit des Materials bei hohen Temperaturen wirkt sich direkt auf die Lebensdauer des Kompressors aus. Um die Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit des Materials zu gewährleisten, werden dem Material im Allgemeinen Legierungselemente wie Ni, Cr und Mo zugesetzt.
2. Stabile Mikrostruktur: Das Material durchläuft im Bereich von Raumtemperatur bis zur Arbeitstemperatur möglichst keine Phasenumwandlung oder minimiert die Phasenumwandlung. Da die Phasenumwandlung zu Volumenänderungen des Produkts führt und dadurch innere Spannungen oder Verformungen hervorruft, was die Leistung und Lebensdauer des Produkts beeinträchtigt. Daher ist das kollektive Material vorzugsweise eine stabile Ferrit- oder Austenitstruktur.
3. Geringer Wärmeausdehnungskoeffizient: Ein geringer Wärmeausdehnungskoeffizient ist vorteilhaft, um thermische Spannungen und thermische Verformungen des Kompressors zu reduzieren und die Leistung und Lebensdauer des Produkts zu verbessern.
4. Hochtemperaturfestigkeit: Das Material des Turbinengehäuses muss die erforderlichen Festigkeitsanforderungen des Produkts bei hohen Temperaturen erfüllen.
5. Gute Prozessleistung: Es gibt viele hitze- und hochtemperaturbeständige Materialien. Aufgrund der komplexen Form, der hohen Maßgenauigkeit und der Anforderungen an die Oberflächenqualität des Turboladerkrümmers müssen die zur Herstellung des Turboladergehäuses verwendeten Materialien jedoch eine gute Herstellbarkeit aufweisen.
Mit der kontinuierlichen Leistungssteigerung des Motors steigt die Abgastemperatur allmählich an, und die Anforderungen an die Hochtemperaturfestigkeit des Turbogehäusematerials werden ebenfalls immer höher. Derzeit Turbolader Das Turbinengehäusematerial besteht hauptsächlich aus Gusseisen und Stahl, vorwiegend aus den folgenden sechs Materialien, deren Typen und Eigenschaften wie folgt dargestellt sind.
Sechs Turbinengehäusematerialien
Grauguss
Legierungselemente wie Cr, Ni und Si können die Hochtemperatur-Ermüdungsbeständigkeit und Leistung verbessern
Oxidationsbeständigkeit bei Betriebstemperaturen unter 500 °C.
Gusseisen mit Kugelgraphit
Ferritisches Sphäroguss, das den Perlitgehalt steuert, kann das Turboladergehäuse reduzieren
Die resultierenden inneren Spannungen verlängern die Lebensdauer. Sphäroguss wird bei Betriebstemperaturen eingesetzt.
Betriebsumgebung unter 650 °C.
Chlorbeständiges Siliziumeisen
Enthält Legierungselemente wie Si und Mo, die die Hochtemperatur- und Oxidationsbeständigkeit von Gusseisen erhöhen
Chemische Eigenschaften, die maximale Betriebstemperatur bei 760 °C.
Hoch nickelhaltiges Gusseisen mit Vermiculargraphit
Enthält Ni, Cr und andere Legierungselemente mit hoher Festigkeit, Härte und Oxidationsbeständigkeit,
Die maximale Betriebstemperatur beträgt 880 °C.
Austenitischer Edelstahl
Mit einem hohen Gehalt an wertvollen Elementen wie Ni, W usw. liegt die maximale Betriebstemperatur bei 1150 °C.
Ferritischer rostfreier Stahl
Cr-Gehalt von 8%bis 30%, mit geringem Nicke- oder ohne Nickelanteil, das Gewebe ist Eisen
Ursprüngliche maximale Betriebstemperatur bei 950°C.
Je höher der Legierungsgrad bei Gusseisenmaterialien ist, desto schlechter ist in der Regel die Gießleistung, desto geringer ist die Bearbeitausbeute und desto höher sind die Herstellungskosten. Je geringer der Kohlenstoffgehalt in rostfreiem Stahl ist, desto schlechter ist die Gießleistung.
Unter den derzeit auf dem Markt befindlichen Metallwerkstoffen für Automobil-Turbolader ist Nickel-haltender austenitischer rostfreier Stahl, der im Markt weit verbreitet ist, das Material, das dem Arbeitsprozess bei der höchsten Temperatur standhalten kann. Da er Edelmetalle enthält, sind die Herstellungskosten höher. Die Wahl des Turboladers Turbinengehäuse Material erfordert eine Kombination von Faktoren.
Mit der Entwicklung der Aufladungstechnologie ist ihre Emissionstemperatur von etwa 500°C auf über 900°C gestiegen. Die breite Anwendung von Benzin-Turboladern und Direkteinspritzungstechnologie in Zylindern mit Emissionstemperaturen von bis zu 1050 °C stellt höhere Anforderungen an die Turbinenwellengehäuse-Materialien: Erstens muss es eine gute Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit, eine geringe Änderung der Wärmeausdehnung und hohe Festigkeit aufweisen. Zweitens muss das Material gute schmiede- und Verarbeitungseigenschaften haben.