近日，科技部高新司在北京組織召開了“十二五”國家科技支撐計(jì)劃“鋁合金及其復(fù)合材料復(fù)雜汽車零件精密成形技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化示范”項(xiàng)目驗(yàn)收會。項(xiàng)目驗(yàn)收專家組、項(xiàng)目組織單位中國有色金屬工業(yè)協(xié)會、課題承擔(dān)單位北京有色金屬研究總院、無錫威孚英特邁增壓技術(shù)有限公司等單位的相關(guān)人員出席了會議。
項(xiàng)目針對我國汽車零部件高端先進(jìn)制造技術(shù)匱乏等問題，開發(fā)了半固態(tài)成形用的鋁合金及其復(fù)合材料和汽車零部件關(guān)鍵制造技術(shù)；建成了年產(chǎn)能各6萬件的φ98mm和φ148mm壓葉輪產(chǎn)品、100萬件轉(zhuǎn)子斜盤產(chǎn)品的三條半固態(tài)精密成形產(chǎn)業(yè)示范線；開發(fā)了319s鋁合金汽車渦輪增壓器葉輪產(chǎn)品，平均耐久壽命相對鑄造壓葉輪提高73%，并通過多家國內(nèi)外知名企業(yè)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了上車應(yīng)用；開發(fā)了汽車空調(diào)壓縮機(jī)Al-18%Si復(fù)合材料轉(zhuǎn)子斜盤產(chǎn)品，連續(xù)耐磨性上機(jī)測試達(dá)到1000小時。項(xiàng)目完成了發(fā)動機(jī)渦輪增壓器壓葉輪和汽車空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子斜盤的自主制備與工程化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了很好的節(jié)能減排效果。
增壓器的葉輪屬于離心式葉輪，離心式葉輪轉(zhuǎn)速通常很高，高速轉(zhuǎn)子的選材盡量選密度小的輕型材料，同時還要滿足材料的剛性較好。目前作為增壓裝置的葉輪材料最常用的有鑄鋁、不銹鋼和鈦合金。
離心式葉輪選材的決定性因素比較多。葉輪直徑、轉(zhuǎn)速、葉片表面曲面方向（需要速度三角形空間位置作為計(jì)算依據(jù)）都是選材的依據(jù)。同時還要經(jīng)過大量的計(jì)算，才能確定合適的材料強(qiáng)度范圍。選材時不能一味的只追求用最高強(qiáng)度的材料，還需要從經(jīng)濟(jì)性上考慮，通常離心式葉輪的制造成本是相當(dāng)高的，材料強(qiáng)度高則加工成本就會高（例如，同樣的葉輪，選用鈦合金和鋁其制造成本差不多相差接近10倍了），所以要綜合的考慮。
車輛在全負(fù)載狀態(tài)下工作，傳統(tǒng)使用鋼結(jié)構(gòu)外殼的渦輪增壓器會因?yàn)闊崃康淖饔米儫岚l(fā)出紅色光亮；而大陸全新渦輪增壓器采用了雙壁式鋁合金殼體，其中的冷卻水套可以有效降低核心工作區(qū)域的溫度。冷卻液流過套管，確保外層殼體表面溫度在120℃以下，內(nèi)層殼體溫度低于350℃。
這種溫度控制方法有兩點(diǎn)好處：一是無需采用額外的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就能夠保護(hù)周圍零部件免受高溫?zé)嵩吹挠绊懀欢菍ε欧艔U氣流進(jìn)行冷卻，可以降低三元催化轉(zhuǎn)化器的熱負(fù)載，設(shè)備基本不會出現(xiàn)老化現(xiàn)象。除此之外，廢氣門上安裝的電動裝置可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)響應(yīng)，確保催化轉(zhuǎn)化器迅速達(dá)到合適的工作溫度。
按照寶馬規(guī)定的模塊化標(biāo)準(zhǔn)，全新大陸渦輪增壓器可以緊密地與發(fā)動機(jī)整合在一起（換句話說，它屬于排氣歧管的固定組件），然而鋼材質(zhì)殼體的相似產(chǎn)品只能夠安裝在氣缸蓋表面上。汽車制造廠商將把這種渦輪增壓器應(yīng)用在高性能發(fā)動機(jī)上，也會應(yīng)用在那些銷往氣候炎熱國家的車輛上。對于鋼材質(zhì)渦輪增壓器而言，對軸承箱必須采用內(nèi)部冷卻的方法，然而鋁合金增壓器直接利用外部冷卻已經(jīng)足夠。
MINI車型搭載的鋁合金渦輪增壓器能夠節(jié)省1.2公斤的重量，由于減輕重量意味著降低燃油消耗量，因此輕量化材料完全符合汽車工業(yè)節(jié)能減排的要求。雖然水冷系統(tǒng)的使用增加了額外成本，但這種渦輪增壓器的價格還是完全在廣大汽車制造廠商可以承受的范圍之內(nèi)。像鎳基合金這種耐高溫材料會大幅度提高鋼材質(zhì)殼體渦輪增壓器的價格，而鋁合金絕對是物超所值的高性價比材料。
大陸最早的渦輪增壓器于2011年應(yīng)用在一款高效能的1.0升發(fā)動機(jī)上，現(xiàn)在的鋁合金產(chǎn)品會有怎樣的發(fā)展前景，還需要等待時間的檢驗(yàn)。
項(xiàng)目針對我國汽車零部件高端先進(jìn)制造技術(shù)匱乏等問題，開發(fā)了半固態(tài)成形用的鋁合金及其復(fù)合材料和汽車零部件關(guān)鍵制造技術(shù)；建成了年產(chǎn)能各6萬件的φ98mm和φ148mm壓葉輪產(chǎn)品、100萬件轉(zhuǎn)子斜盤產(chǎn)品的三條半固態(tài)精密成形產(chǎn)業(yè)示范線；開發(fā)了319s鋁合金汽車渦輪增壓器葉輪產(chǎn)品，平均耐久壽命相對鑄造壓葉輪提高73%，并通過多家國內(nèi)外知名企業(yè)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了上車應(yīng)用；開發(fā)了汽車空調(diào)壓縮機(jī)Al-18%Si復(fù)合材料轉(zhuǎn)子斜盤產(chǎn)品，連續(xù)耐磨性上機(jī)測試達(dá)到1000小時。項(xiàng)目完成了發(fā)動機(jī)渦輪增壓器壓葉輪和汽車空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子斜盤的自主制備與工程化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了很好的節(jié)能減排效果。
增壓器的葉輪屬于離心式葉輪，離心式葉輪轉(zhuǎn)速通常很高，高速轉(zhuǎn)子的選材盡量選密度小的輕型材料，同時還要滿足材料的剛性較好。目前作為增壓裝置的葉輪材料最常用的有鑄鋁、不銹鋼和鈦合金。
離心式葉輪選材的決定性因素比較多。葉輪直徑、轉(zhuǎn)速、葉片表面曲面方向（需要速度三角形空間位置作為計(jì)算依據(jù)）都是選材的依據(jù)。同時還要經(jīng)過大量的計(jì)算，才能確定合適的材料強(qiáng)度范圍。選材時不能一味的只追求用最高強(qiáng)度的材料，還需要從經(jīng)濟(jì)性上考慮，通常離心式葉輪的制造成本是相當(dāng)高的，材料強(qiáng)度高則加工成本就會高（例如，同樣的葉輪，選用鈦合金和鋁其制造成本差不多相差接近10倍了），所以要綜合的考慮。
車輛在全負(fù)載狀態(tài)下工作，傳統(tǒng)使用鋼結(jié)構(gòu)外殼的渦輪增壓器會因?yàn)闊崃康淖饔米儫岚l(fā)出紅色光亮；而大陸全新渦輪增壓器采用了雙壁式鋁合金殼體，其中的冷卻水套可以有效降低核心工作區(qū)域的溫度。冷卻液流過套管，確保外層殼體表面溫度在120℃以下，內(nèi)層殼體溫度低于350℃。
這種溫度控制方法有兩點(diǎn)好處：一是無需采用額外的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就能夠保護(hù)周圍零部件免受高溫?zé)嵩吹挠绊懀欢菍ε欧艔U氣流進(jìn)行冷卻，可以降低三元催化轉(zhuǎn)化器的熱負(fù)載，設(shè)備基本不會出現(xiàn)老化現(xiàn)象。除此之外，廢氣門上安裝的電動裝置可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)響應(yīng)，確保催化轉(zhuǎn)化器迅速達(dá)到合適的工作溫度。
按照寶馬規(guī)定的模塊化標(biāo)準(zhǔn)，全新大陸渦輪增壓器可以緊密地與發(fā)動機(jī)整合在一起（換句話說，它屬于排氣歧管的固定組件），然而鋼材質(zhì)殼體的相似產(chǎn)品只能夠安裝在氣缸蓋表面上。汽車制造廠商將把這種渦輪增壓器應(yīng)用在高性能發(fā)動機(jī)上，也會應(yīng)用在那些銷往氣候炎熱國家的車輛上。對于鋼材質(zhì)渦輪增壓器而言，對軸承箱必須采用內(nèi)部冷卻的方法，然而鋁合金增壓器直接利用外部冷卻已經(jīng)足夠。
MINI車型搭載的鋁合金渦輪增壓器能夠節(jié)省1.2公斤的重量，由于減輕重量意味著降低燃油消耗量，因此輕量化材料完全符合汽車工業(yè)節(jié)能減排的要求。雖然水冷系統(tǒng)的使用增加了額外成本，但這種渦輪增壓器的價格還是完全在廣大汽車制造廠商可以承受的范圍之內(nèi)。像鎳基合金這種耐高溫材料會大幅度提高鋼材質(zhì)殼體渦輪增壓器的價格，而鋁合金絕對是物超所值的高性價比材料。
大陸最早的渦輪增壓器于2011年應(yīng)用在一款高效能的1.0升發(fā)動機(jī)上，現(xiàn)在的鋁合金產(chǎn)品會有怎樣的發(fā)展前景，還需要等待時間的檢驗(yàn)。
