具备在轴方向上延伸的轮部和在上述轮部的周围排列的多个叶片的叶轮如下制造，组装具有适合成形上述叶轮的外径的内腔且能够分割成多个的铸型，向上述铸型内注射包含由金属或陶瓷构成的粉末和粘合剂的混练物，成形生坯，对上述生坯进行脱脂及烧结以得到烧结物，在具有适合修正上述叶轮的外形的内腔的模具内，装入上述烧结物，通过对上述模具进行加压而修正上述叶轮的外形。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
在内燃机发动机中，以送入更多的空气为目的，经常使用增压器。增压器具备压缩机，通过驱动压缩机来对空气进行加压并将其提供给发动机。在被称为涡轮增压器的形式的增压器中，具备接受发动机的排气的涡轮，而且由涡轮从排气摄取的能量驱动压缩机。另一方面，在狭义的增压器(超级增压器)中，发动机的曲轴与压缩机连接，并驱动该压缩机。涡轮增压器的涡轮具备用于将气流转换为旋转力的叶轮。通常，叶轮由围绕旋转轴的轮和从轮向径向延伸的多个叶片构成。各叶片相对于轴方向具有斜度，而且具有机翼形状，因此受到排气的气流而旋转，由此能够从排气中摄取能量。为了达到高的空气动力学的特性，叶片需要精密地形成复杂的形状。而且，由于涡轮进行竟达到数十万rpm的高速旋转，因此极小的形状变形也可能成为异常旋转的原因。因此，在制造上需要极高的精度，其允许公差根据部位仅为数十μ m。另一方面，由于涡轮叶轮暴露在高温的排气中，因此必须承受例如800°C左右的高温。因此，例如需要使用耐热合金，而这本质上极其难加工，所以难以使用大部分依赖于机械加工的一般的工艺。为了减小对机械加工的依赖性，在制造涡轮叶轮时，作为一个例子应用根据精密铸造的一体成形，但例如像各叶片的周缘那样的需要锋利形状的部位无法仅通过铸造来实现。即使使用精密铸造，也无法省略由机械加工进行的精加工。相关技术公开在日本专利公开公报2001-254627号中。
技术实现思路
本专利技术人为了不进行精加工而能精密地制造复杂形状，正在研究将粉末注射成形应用于涡轮叶轮的制造。虽然在精密地实现如同叶片那样的壁薄且锋利的形状方面，能够得到满意的结果，但是发现在烧结的过程中容易产生极小变形的问题。本专利技术是为克服这种问题而做出的。根据本专利技术的第一方案，制造叶轮的方法如下，该叶轮具备在轴方向上延伸的轮部和在上述轮部的周围排列的多个叶片组装具有适合成形上述叶轮的外径的内腔且能够分割成多个的铸型，向上述铸型内注射包含由金属或陶瓷构成的粉末和粘合剂的混练物， 成形生坯，对上述生坯进行脱脂及烧结以得到烧结物，在具有适合修正上述叶轮的外形的内腔的模具内，装入上述烧结物，通过对上述模具进行加压而修正上述叶轮的外形。根据本专利技术的第二方案，叶轮具备在轴方向上延伸的轮部和在上述轮部的周围排列的多个叶片，上述叶轮如下制造组装具有适合成形上述叶轮的外径的内腔且能够分割成多个的铸型，向上述铸型内注射包含由金属或陶瓷构成的粉末和粘合剂的混练物，成形生坯，对上述生坯进行脱脂及烧结以得到烧结物，在具有适合修正上述叶轮的外形的内腔的模具内，装入上述烧结物，通过对上述模具进行加压而修正上述叶轮的外形。附图说明图1是说明注射成形本专利技术的一实施方式的叶轮的工序的图，是铸型及生坯的剖视图。图2是表示对上述生坯进行脱脂的步骤的示意性剖视图。图3是表示对已脱脂的上述生坯进行烧结的步骤的示意性剖视图。图4是说明上述实施方式的修正工序的剖视图。图5是上述实施方式的叶轮的剖视图。图6是说明由上述修正工序引起的上述叶轮的形状变化的剖视图，(a)表示修正前，(b)表示修正后。具体实施例方式以下参照附图说明本专利技术的实施方式。为了便于说明，在图中以L、R表示的方向分别作为左方向、右方向，以U、D表示的方向分别作为上方向、下方向，而这些表示方法不构成对本专利技术的限定。本专利技术的一实施方式的叶轮能够用于例如车辆用的涡轮增压器，当然也能用于其他用途。以下为了便于说明，对涡轮增压器的涡轮叶轮的情况进行说明。涡轮增压器大致包括涡轮部、轴部和压缩机部。涡轮叶轮起到在涡轮部从发动机的排气中摄取能量，并转换为旋转动能的作用。该旋转动能通过轴部的轴传递到压缩机部， 利用压缩机部压缩空气并向发动机输出。参照图5，轴的轴方向左端与涡轮叶轮1的右端的底座7以能够围绕轴一起旋转的方式结合。该结合利用焊接，但如果可以的话也可以使用钎焊或嵌合等其他方法。涡轮叶轮1由通过后述的粉末注射成形而成形为一个整体的金属或陶瓷构成，并且具备在轴方向上延伸的轮部3、从轮部3向径向延伸的多个叶片9。叶片9的周围由轮壳体的护罩13包围，为了其旋转不受干扰，各叶片9的各外边缘11相对于护罩13的内表面确保适当的间隙。而且，护罩13具有将来自发动机的排气向叶片9引导的喉部，喉部在周方向上包围叶片9的右端侧。在喉部也可以设置可变喷嘴17来调节其开度。排气经由喉部引导到叶片9之间，并对涡轮叶轮1提供旋转动能之后，向位于图5左方的排气口排出。多个叶片9与轮部3 —体成形，并在轴的周围以等间隔排列。如果可以的话也可以不是等间隔。各叶片9为了受到排气的气流而产生转矩，相对于轴的方向具有斜度，而且优选具有机翼形状。由此，涡轮叶轮1从排气中摄取能量，能够驱动轴9。为了使气流的迂回变得最小，各叶片9的各外边缘11接近护罩13。如上所述，轮部3在其右端具有底座7。底座7既可以是比轮部3的右端稍微后退的凹坑，也可以是向轮部3的内部进入相当程度的孔。或者如果可以的话，也可以是贯通至左端的孔。优选设有从底座7的边缘向右方突出的周壁。总之，底座7为了与轴9的左端嵌合而构成。涡轮叶轮1通过粉末注射成形来制造。以下参照图1说明用于粉末注射成形的装置。在粉末注射成形中使用铸型19和注射成形机。注射成形机具备用于支撑铸型194的固定支架21及可动支架27。此外，注射成形机具有未图示的注射机、注射喷嘴43、用于驱动可动支架27的驱动器等。铸型19由SKDll (JIS G 4404)等适当的金属构成，并且能够适当地分割。在图1 的例子中，铸型19被分割成台架23和外铸型33，外铸型33在周方向上再分割成多个。台架23的成形面25与外铸型33的成形面35的组合，分隔成适合成形涡轮叶轮1的外形的内腔37。而且台架23具有适合成形底座7的结构。由于通过烧结产生20%左右的体积收缩，因此铸型19及台架23考虑这种体积收缩而设计。优选在铸型19与可动支架27之间插入块体四。块体四具有圆锥形的凹面31， 铸型19具有与此对应的锥面。若通过凹面31与锥面抵接，可动支架27对铸型19进行加压，则外铸型33的各部分在周方向上彼此紧密接触。而且优选具备用于使外铸型33分别向径向移动的驱动器。该驱动器也可以构成为与可动支架27同步地驱动外铸型33。固定支架21还具备与注射喷嘴43连通的直浇道97，台架23具有与直浇道97连通而使注射物通过的横浇道41及浇口 39。横浇道41以贯通台架23的方式设置。浇口 39 向内腔37的右端设置开口。浇口 39、直浇道97也可以代替台架23或者加上台架23，设置在外铸型33或其他要素上。在进行了粉末注射成形及烧结之后，通常，为了修正表面及形状使其与规定尺寸及允许误差范围一致，进行修正工序。以下参照图4说明用于修正工序的装置。在修正工序中使用模具47和冲压装置。作为冲压装置，能够使用适当能力的一般的冲压装置。冲压装置具备用于支撑模具47的块体和持有加压力并能够向铅垂方向移动的压头59。模具47由SKDll (JIS G 4404)等适当的金属构成，并且能够适当地分割。在图4 的例子中，模具47被分割为基台51和外模具53，外模具53在周方向上再分割成多个。模具47的基台51安放在块体上，然后在基台51上安放外模具53。基台5本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.20 JP 2009-1220571.一种制造叶轮的方法，该叶轮具备在轴方向上延伸的轮部和在上述轮部的周围排列的多个叶片，上述制造叶轮的方法的特征在于，组装具有适合成形上述叶轮的外径的内腔且能够分割成多个的铸型，向上述铸型内注射包含由金属或陶瓷构成的粉末和粘合剂的混练物，成形生坯，对上述生坯进行脱脂及烧结以得到烧结物，在具有适合修正上述叶轮的外形的内腔的模具内，装入上述烧结物，通过对上述模具进行加压而修正上述叶轮的外形。2.根据权利要求1所述的制造叶轮的方法，其特征在于， 上述铸型包括台架和在周方向上分割成多个...
【专利技术属性】
技术研发人员：井上智裕，高桥幸雄，松山良满，
申请(专利权)人：株式会社IHI，
类型：发明
国别省市：
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