渦輪增壓器以及其對應的保持盤的製作方法

2023-09-15 04:59:25

專利名稱：渦輪增壓器以及其對應的保持盤的製作方法
技術領域：
本發明涉及根據權利要求1的前序部分所述的用於渦輪增壓器、特別用於柴油機 發動機中的保持盤，並且涉及根據權利要求4的前序部分所述的包括一種保持盤的排氣渦 輪增壓器。
背景技術：
排氣渦輪增壓器是旨在增大活塞發動機動力的系統。在一個排氣渦輪增壓器中， 排氣的能量被用來增大動力。動力增加是每個工作行程的混合物通過量提高的結果。一個渦輪增壓器實質上包括具有一根軸的排氣渦輪機以及一個壓縮機組成，其中 這個安排在發動機的進氣管道內的壓縮機與該軸相連接，並且位於該排氣渦輪機的殼體以 及壓縮機中的這些葉片輪進行轉動。在一種具有可變的渦輪幾何形狀的渦輪增壓器的情況 下，多個調整葉片另外被可轉動地安裝在一個葉片支承環中並且通過一個被安排在該渦輪 增壓器的渦輪殼體中的調整環來移動。與該葉片支承環一起，一個安排在該渦輪殼體內的 環(所述環也稱為保持盤)軸向地界定了由這些調整葉片所形成的流動空間。經常使用螺 釘來將這個環以一個預定義的距離固定至該葉片支承環上，其中這個距離是由多個間隔件 在一個預定義的水平設定的，從而產生一個具有所希望尺寸的流動管道。對於該保持盤的材料作出了極其高的要求。形成該保持環的材料必須是耐熱的， 即，它即使在高達約900°C的非常高的溫度下仍必須顯示足夠的強度。此外，該材料必須具 有高的耐磨損性以及對應的耐氧化性，這樣在該材料上的腐蝕以及磨損被降低並且因此該 材料的耐受性在極端的操作條件下仍然得以保證。用於排氣渦輪增壓器及其單個部件的耐熱性材料從EP 1 396 620A1獲知。在這 個文件中，認為一種合適的材料是具有一種特定組成的材料，其中這些部件的表面可以塗 覆有一個碳化鉻層並且該材料包含少量的小的非金屬的夾雜物。這是旨在獲得該渦輪增壓 器的高達700°C或更高的耐熱性。

發明內容
有鑑於此，本發明的一個目的是提供一種根據權利要求1的前序部分所述的保持 盤或一種根據權利要求4的前序部分所述的渦輪增壓器，它具有改進的溫度及氧化耐受性 以及在極端溫度下的腐蝕耐受性並且還有對應的液體腐蝕耐受性，並且其突出之處在於最 佳的摩擦特性並且還表現出了減小的對磨損的敏感性。這一目的是通過權利要求1和權利要求4的這些特徵實現的。根據本發明的一種保持盤或包括此種保持盤(由一種奧氏體的鐵基合金組成)的 一種排氣渦輪增壓器的設計實現了該材料的更好的溫度耐受性。這種耐受性通過這些樹枝 狀碳化物沉澱(存在於該鐵基合金中)以及氮的包括而增大了許多倍。這提供了根據本發 明的一種保持盤、或一種包含該保持盤的排氣渦輪增壓器，它在高達900°C的範圍內具有最 佳的溫度耐受性，並且還是非常耐受高溫的，具有高的磨損以及腐蝕耐受性並且其突出之處還在於非常好的滑動特性以及降低的被氧化傾向。根據本發明的保持盤還保持是尺寸穩定的並且因此非常平坦。不受理論的束縛，在此假定處於枝狀晶體形式的碳化物沉澱通過在該材料的微結 構中形成細小分枝(這些分枝提供了一種支撐作用))而增大了該合金材料的穩定性，並且 因此這由於其獨特的結構而顯著地增大了該材料的強度因此還有根據本發明的保持盤的 強度。在支承荷載為約ΙΟΝ/mm2、滑動速度0. 0025m/s，部件溫度500°C至900°C、表面積 粗糙度Rz為6. 3，試驗持續時間500h、時鐘頻率0. 2Hz、調整角度為45°、摩擦值為0.觀、接 觸面積為10mm2、壓力脈動大於200毫巴、排氣壓力大於1. 5巴下並且使用柴油排氣作為試 驗媒介時，根據本發明的保持盤的最大值磨損率是小於0. 05mm。在一個熱衝擊循環試驗過程中，根據本發明的保持盤的材料的均勻性在70mm的 試驗直徑下是小於0. 1mm。這些從屬權利要求包含有本發明的多個有利的發展。在一個實施方案中，根據本發明的保持盤的突出之處在於一種含有以下成分的特 定組成C 按重量計 0. 至 0.6%，Cr 按重量計 22 % 至 27 %，Ni 按重量計 6. 5%至 15%，Mn 按重量計 7. 5%至 14. 5%，Si:按重量計<1%，V 按重量計 0.75% 至 2.5%，N 按重量計 0. 至 0.7%以及Fe。單獨的元素對一種鐵基合金的影響是已知的，但是現在出人意料地發現了恰恰是 所描述的這種組合產生了一種材料，該材料在被加工形成一個保持盤時對所述保持盤給予 了一種特別平衡的特性輪廓。根據本發明的這種組成提供的一種保持盤具有特別高的高溫 強度以及溫度耐受性(甚至高達900°C )並且其突出之處在於出色的滑動特性以及因此特 別低的滑動磨損或摩擦磨損。此外，腐蝕耐受性被最大化了 ；這也特別適用於液體腐蝕。這 種材料因此還有根據本發明的保持盤此外是極其尺寸穩定的。因此，以此方式生產的一種根據本發明的材料具有以下特性
權利要求
1.一種用在渦輪增壓器、特別用在柴油發動機中的保持盤，所述保持盤由具有一種奧 氏體基本結構與樹枝狀碳化物沉澱的一種鐵基合金組成。
2.如權利要求1所述的保持盤，其中它包含以下成分C 按重量計0. 至0. 6%，Cr :22%至27%按重量計，Ni :6. 5%至15%按重量計，Mn 7. 5%至14. 5%按重量計，Si 按重量計彡1%, V:按重量計0. 75%至2.5%，N 按重量計 0. 至 0. 7%，以及 Fe。
3.如權利要求1所述的保持盤，其中它是不含σ相的。
4.一種用於柴油發動機的排氣渦輪增壓器，包括由具有樹枝狀碳化物沉澱的一種奧 氏體基礎結構所組成的一個保持盤。
5.如權利要求4所述的排氣渦輪增壓器，其中該保持盤包含以下成分C 按重量計0. 至0. 6%, Cr 按重量計22%至27%，Ni 按重量計6. 5%至15%， Mn:按重量計7. 5%至14. 5%，Si 按重量計彡1%八按重量計0. 75%至2. 5%，N 按重量 計0. 至0. 7%，以及Fe。
6.如權利要求4所述的排氣渦輪增壓器，其中該保持盤的材料是不含ο相的。
全文摘要
本發明描述了用在渦輪增壓器、特別是柴油發動機中的保持盤，所述保持盤由具有一種奧氏體基本結構與樹枝狀碳化物沉澱的一種鐵基合金組成。
文檔編號F01D17/16GK102149912SQ200980135527
公開日2011年8月10日 申請日期2009年9月21日 優先權日2008年9月25日
發明者G·沙爾, M·加貝爾 申請人:博格華納公司