專利名稱：渦輪增壓器及其對應(yīng)的調(diào)整環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于渦輪增壓器應(yīng)用的、特別用在 一種柴油發(fā)動機中的一種調(diào)整環(huán)，并且還涉及根據(jù)權(quán)利要求5的前序部分所述的具有一種 調(diào)整環(huán)的一種排氣渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
排氣渦輪增壓器是用于增加活塞式發(fā)動機動力的系統(tǒng)。在一種排氣渦輪增壓器 中，排出氣體的能量被利用來增加動力。動力增加是每個工作行程的混合物通過量提高的結(jié)果。一種渦輪增壓器主要由具有一根軸的排氣渦輪機和壓縮機組成，這種安排在發(fā)動 機的進氣管道內(nèi)的壓縮機與這根軸相連接，并且位于排氣渦輪的以及該壓縮機殼體內(nèi)這些 葉片輪是轉(zhuǎn)動的。在一種具有可變的渦輪幾何形狀的渦輪增壓器中，可調(diào)葉片另外被可轉(zhuǎn) 動地安裝在一種葉片支承環(huán)里并且通過一個被安排在渦輪增壓器的渦輪殼體內(nèi)的調(diào)整環(huán) 來移動。該調(diào)整環(huán)必須滿足極其嚴格的材料要求。形成該調(diào)整環(huán)的材料必須是耐熱的，這 就是說即使在非常高的溫度(高達大約900°C)下仍然顯示出足夠的強度。此外，該材料必 須具有高的耐磨性還以及對應(yīng)的抗氧化性，從而減小該材料的腐蝕或磨損，并因此使得該 材料的耐受性在極端的操作條件下仍然得以確保。該材料的這些物理性質(zhì)還將反映在該部 件、即該調(diào)整環(huán)中。從EP 1 396 620A1獲知了用于排氣渦輪增壓器或者它們的單獨部件的多種耐熱 性材料。在此認為適合的是具有一種特殊組成的一種材料，其中這些部件的表面能夠用一 個碳化鉻層涂覆，并且該材料具有少部分的細小的、非金屬的夾雜物。由此將要實現(xiàn)該渦輪 增壓器或其單獨部件的高達700°C或更高的耐熱性。

發(fā)明內(nèi)容
相比之下，本發(fā)明的目的在于提供一種根據(jù)權(quán)利要求1的前述部分所述的調(diào)整環(huán) 或一種根據(jù)權(quán)利要求5的前述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耐腐蝕性、還以及對應(yīng)的液體腐蝕耐受性，其突出之處在于最優(yōu)的摩 擦特性，并且此外展示出一種減小的對磨損的敏感性。該目的是通過權(quán)利要求1和權(quán)利要求5的這些特征實現(xiàn)的。由于根據(jù)本發(fā)明的一種調(diào)整環(huán)或一種包括恰好這樣一個調(diào)整環(huán)的排氣渦輪增壓 器的設(shè)計，實現(xiàn)了該部件的更好的溫度耐受性。這進一步地通過在鐵基合金內(nèi)所包含的樹 枝狀碳化物沉淀(即在鐵基合金中所包含的、并且具有高度分枝的M23C6碳化物結(jié)構(gòu)、以及 此外處于氮化物結(jié)構(gòu)形式的氮的分散體的一種碳化物微結(jié)構(gòu))而被成倍地增加了。因此 提供了一種調(diào)整環(huán)，或提供了包含根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整環(huán)的一種排氣渦輪增壓器，它在高達 9000C的范圍內(nèi)具有最優(yōu)的溫度耐受性，而且是高耐熱的，具有高的磨損及腐蝕耐受性，并且此外其突出之處在于非常好的滑動特性、以及減少的可氧化性。此外，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整環(huán)在尺寸上保持是穩(wěn)定的并由此是高度平面的，這就是 說其突出之處在于形成它的材料的高強度。無意牽涉到理論之中，在此推測處于枝狀晶體形式的碳化物沉淀增大了該鐵基合 金的穩(wěn)定性是在于它們在該材料的微結(jié)構(gòu)中形成了細小的分枝，這些分枝起到一種支撐作 用，因此使得該材料的強度因此還有根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整環(huán)的強度由于后者的獨特結(jié)構(gòu)而顯 著地增大。在這種情況下，處于氮化物結(jié)構(gòu)形式的氮元素的分散體額外地增大了抗磨損性 能和耐腐蝕性。在使用柴油機排氣作為試驗媒介時，對于約40N/mm2的支承荷載、0. 0025m/s的 滑動速度、約500°C到900°C的部件溫度、6. 3的表面粗糙度Rz、500小時的測試持續(xù)時間、 0. 2Hz的時鐘頻率、45°的調(diào)整角度、0. 28的摩擦系數(shù)，4. 7mm的軸頸直徑、大于200毫巴的 壓力脈動、以及大于1.5巴的排氣壓力，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整環(huán)的最大磨損率是小于0. 14_。在一個試驗時間為300小時的熱沖擊循環(huán)試驗過程中，在圓周的直徑為80mm的情 況下，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整環(huán)的材料平面度是小于0. 14mm。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整環(huán)的材料具有的樹枝狀碳化物沉淀的碳化物硬度為450HV1。這 個非常高的值確保了該材料的抗變形性以及高的抗磨損性。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整環(huán)的材料可以通過常規(guī)的焊接方法如WIG、等離子以及EB方法 來焊接。這些從屬權(quán)利要求包含了本發(fā)明的多個有利的發(fā)展。在一個實施方案中，該調(diào)整環(huán)的突出之處在于一種包含以下這些成分的特殊組 成，C 按重量計0.4%到1.7%，Cr 按重量計23%到43%，Ni 按重量計5%到15%，Mn 按 重量計8%到16%，Si 按重量計彡1.3%, Mo 按重量計0. 45%到4%，W 按重量計0. 3% 到3. 1%，以及佝。單獨的元素對一種鐵基合金的影響是已知的，但隨后出人意料地發(fā)現(xiàn)恰恰是所描 述的這種組成產(chǎn)生了一種材料，該材料在被處理成一種調(diào)整環(huán)時具有特別平衡的特性輪 廓。通過根據(jù)本發(fā)明的這種組成，得到了一種具有特別高的耐熱性和溫度耐受性(甚至高 達900°C )的調(diào)整環(huán)，其突出之處在于非常好的滑動特性以及因此非常低的滑動磨損或摩 擦損耗。另外，還改善了抗腐蝕性，并且這特別適用于液體腐蝕。此外，該材料、因此還有根 據(jù)本發(fā)明的調(diào)整環(huán)在尺寸上是高度穩(wěn)定的，并且該材料由此具有高的強度和抗變形性。這些特性甚至可以得到改進。為此目的，在一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整環(huán) 由一種包括以下元素的材料組成c 按重量計0. 6%到1. 5%，Cr 按重量計到38%， Ni 按重量計5%到13%，Mn 按重量計10%到14. 5%，Si 按重量計彡1%,Μο 按重量計 0. 75%到3.5%,W 按重量計0. 5%到2. 6%，以及Fe。按照這種方式生產(chǎn)的一種調(diào)整環(huán)不僅展現(xiàn)了高達900°C的高耐熱性，而且還有顯 著提高的滑動性質(zhì)。這里滑動磨損被最小化。另外，在此，抗腐蝕性并且特別還有抗氧化性 被最大化。這些特性伴隨著根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整環(huán)在高溫下的非常好的尺寸穩(wěn)定性以及抗變 形性。用這種方式生產(chǎn)的材料、因此還有根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整環(huán)，因而具有以下特性
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪增壓器應(yīng)用的、特別用在柴油發(fā)動機內(nèi)的調(diào)整環(huán)，該調(diào)整環(huán)由具有一 種奧氏體基本結(jié)構(gòu)和樹枝狀碳化物沉淀的一種鐵基合金組成。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)整環(huán)，該調(diào)整環(huán)包含以下成分C 按重量計0. 4%到1. 7%，Cr 按重量計23%到43%，Ni 按重量計5%到15%，Mn 按重量計8%到16%，Si 按重量計彡1.3%,Mo 按重量計0. 45%到4%，1 按重量計0. 3% 到3. 1%，以及佝。
3.如權(quán)利要求1所述的調(diào)整環(huán)，該調(diào)整環(huán)包含以下成分C 按重量計0. 6 %到1. 5 %，Cr 按重量計沈%到38 %，Ni 按重量計5 %到13 %，Mn 按重量計10%到14. 5%，Si 按重量計彡1%, Mo 按重量計0. 75%到3. 5%，W 按重量計 0. 5%到 2. 6%，以及 Fe。
4.如權(quán)利要求1所述的調(diào)整環(huán)，其中該鐵基合金不含σ相。
5.一種特別是用于柴油發(fā)動機的排氣渦輪增壓器，該排氣渦輪增壓器包括由具有一種 奧氏體基本結(jié)構(gòu)和樹枝狀碳化物沉淀的一種鐵基合金組成的一種調(diào)整環(huán)。
6.如權(quán)利要求5所述的排氣渦輪增壓器，其中該調(diào)整環(huán)包含以下成分C 按重量計0. 4%到1. 7%，Cr 按重量計23%到43%，Ni 按重量計5%到15%，Mn 按重量計8%到16%，Si 按重量計彡1.3%,Mo 按重量計0. 45%到4%，1 按重量計0. 3% 到3. 1%，以及佝。
7.如權(quán)利要求5所述的排氣渦輪增壓器，其中該調(diào)整環(huán)包含以下成分C 按重量計0.6%到1. 5%，Cr 按重量計沈％到38%，Ni 按重量計5%到13%，Mn 按重量計10%到14.5%，Si 按重量計彡1%, Mo 按重量計0. 75%到3.5%，W:按重量計 0. 5%到 2. 6%，以及 Fe。
8.如權(quán)利要求5所述的排氣渦輪增壓器，其中該調(diào)整環(huán)的材料不含ο相。
全文摘要
描述了用于渦輪增壓器應(yīng)用的、特別用在柴油發(fā)動機內(nèi)的一種調(diào)整環(huán)，它由具有一種奧氏體基本結(jié)構(gòu)與樹枝狀碳化物沉淀的一種鐵基合金組成。
文檔編號F01D17/16GK102149911SQ200980135526
公開日2011年8月10日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者G·沙爾, M·加貝爾 申請人:博格華納公司