1 前言
渦輪是液力變矩器的重零件，其鑄造質(zhì)量的高低，表央粗糙度尺寸精度對(duì)液力變矩器的傳動(dòng)質(zhì)量都有重要的影響。目前國(guó)內(nèi)大多采用樹(shù)脂砂芯，金屬型的鑄造方法，渦輪葉片在樹(shù)脂砂芯中抽出。這種方法鑄出的鋁合金渦輪流道表面粗糙度Ra<6.3μm，尺寸精度很難保障，而且對(duì)要求葉片根部帶有圓角的渦輪很難鑄出。采用金屬型，石膏芯的精密鑄造方法克服了上述工藝的不足。
2 試驗(yàn)條件及方法
2.1 石膏型材料及配比
石膏漿料的配比（%） a石膏鋁釩土添加劑水（占粉重）石膏混合料40—6036—600—435—40
2.2 合金熔煉
合金材料選用ZL104合金，坩堝電阻爐熔煉，采用氬氣精煉，加入微量元素，澆注溫度700—720°C，采用三元變質(zhì)劑對(duì)合金進(jìn)行變質(zhì)。
2.3 機(jī)械性能測(cè)試
在渦輪鑄件當(dāng)量厚度最大處（葉片與外殼交接處）取本體試樣測(cè)試性能。試樣的熱處理規(guī)范為：固熔處理（535±5）°C4h，淬火水溫75°C，進(jìn)效處理（175±5）°C7h。
3 試驗(yàn)結(jié)果及分析
3.1 石膏芯漿料性能的測(cè)試結(jié)果及分析
采用表1石膏混合料配比，測(cè)得石膏混合漿料的基本性能如表2所示。
石膏混合漿料的基本性能 流動(dòng)半徑mm48hUbMpa700°C殘留壓強(qiáng)度Mpa初凝時(shí)間min終凝時(shí)間min透氣性石膏漿料 65--801.0--1.8>1.36--813--15——
該石膏漿料完全滿足葉輪葉片的成型，可得到輪廓清晰，表面光潔的石膏型芯。葉片采用硅橡膠制作，待石膏芯凝固后，把硅橡膠葉片從石膏芯中撥出。
為了保證石膏芯中的水分完全排出，避免澆注鋁合金液時(shí)產(chǎn)生的氣泡，根據(jù)石膏汲水與排水的反應(yīng)方程式：
加水膠凝：CaSO4、0.5H2O+H2O→CaSO4 2H2O，加熱脫水：CaSO4 2H2O→CaSO4、0.5H2O→CaSO4 。
烘干后的石芯即可放入金屬型內(nèi)進(jìn)行澆鑄。在石膏漿料中加入大量的鋁釩土，目的時(shí)為了獲得澆鑄出性能良好的石膏芯，鋁釩土可提高石膏漿料表面的復(fù)制性能，增加石膏芯的退讓性和鑄件清是時(shí)的潰散性，提高鑄件尺寸和精度，減少型芯在烘干進(jìn)的裂紋和變形傾向等。加入其它添加劑可調(diào)整石膏漿料的凝固時(shí)間，消泡性等，并增加石膏芯的濕強(qiáng)度。
3.2 鑄件尺寸精度和表面粗糙度
測(cè)試渦輪流道表面（非加工面）的尺寸，在φ400—800mm的尺寸范圍內(nèi)，尺寸公差在±0.5mm以內(nèi)，滿足了渦輪流道表面鑄造尺寸和公差要求。
采用RM—20袖珍式粗糙度測(cè)試儀，取石膏芯成形的閏面部位進(jìn)行測(cè)試（在A、B、C、D四點(diǎn)，測(cè)試4次）。
從測(cè)試結(jié)果看，由石膏芯成形的非加工面的表面粗糙度小于6.3μm.
3.3 鑄件本體機(jī)械性能測(cè)試
按2.3的試驗(yàn)方法，測(cè)試的機(jī)械性能如下：拉伸強(qiáng)度為226—267MPa，延伸率2%—4%。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析來(lái)看，靠近金屬外殼的部位機(jī)械性能高，而遠(yuǎn)離金屬外殼的部位機(jī)械性能低，但比完全樹(shù)指砂鑄造的鑄件機(jī)械性能要高。
3.4 與樹(shù)脂砂芯鑄造工藝的比較
采用石膏芯鑄造鋁渦輪與樹(shù)脂砂芯鑄造相比，由于石膏芯需要長(zhǎng)時(shí)間的烘干，生產(chǎn)成本略有增加。如設(shè)備配套，生產(chǎn)效率與樹(shù)脂砂芯鑄造差不多，可進(jìn)行小批量試生產(chǎn)。
4 結(jié)論
（1）采用金屬型外殼石膏芯復(fù)合鑄造工藝，鑄造渦輪的表面粗糙度（非加工面）Ra<6.3μm，鑄造表面的尺寸精度為±0.5mm/
（2）鑄件本體的機(jī)械性能為：拉伸強(qiáng)度為226—267MPa，延伸率2%—4%，滿足渦輪鑄件的使用要求。
