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更輕、更強、更快!鍛造CNC渦輪葉片大剖析(1)


刊登時間: 2013/10/26

文/Stan 圖/顧宗濤
最近這幾年,國內漸漸開始流行所謂的美國渦輪改裝,而這些輸出相當暴力的渦輪通常都標榜採用鍛造CNC進氣葉片,所以能夠發揮出較一般渦輪還要高的效能,不過為什麼採用鍛造CNC葉片就能發揮更高的動力呢?這個問題相信大家一定都很想知道,這次編輯部特別走訪國內唯一有能力製造鍛造CNC葉片的渦輪工廠台灣帝馬樂,以及改裝廠F1 Motorsports,讓大家了解鍛造CNC渦輪葉片的厲害!

一般俗稱的鍛造渦輪,指的就是採用7075鍛造鋁合金所製成的進氣側葉片,最大的好處除了強度大、葉片較薄,靠近軸心處可以做的更薄更長,因此在同樣轉速下能夠產生更高的風量,進而產生更大的動力輸出。

CNC葉片加工
技術門檻頗高
大家都聽說過採用鋁合金CNC加工的渦輪葉片效率比較好,但事實上市面上所見到的渦輪幾乎都採用一般鑄造的葉片,其實最主要的問題在於成本與技術方面的考量,採用鑄造方式所生產的葉片不僅成本低、製造速度快,還能夠進行大量的生產,但是採用這種葉片所製造的渦輪往往都是符合一般量產需求,效能只能說是一般,但也足夠一般場合狀態下使用。

製造鍛造CNC葉片必須使用要價近千萬的五軸CNC機具,而國內這種機具數量不多,且大多用來製造航太或軍事用品,因此台灣帝馬樂是國內少數使用五軸CNC來製造渦輪葉片的工廠之一。

而所謂的鍛造CNC葉片,顧名思義就是採用比一般鑄造鋁合金強度更高的鍛造鋁材,然後再以CNC的方式將鋁材切削成渦輪進氣側葉片,然而這種製造方式不僅成本相當高,在技術層面上來說更是有一定的難度,因為渦輪葉片的角度相當複雜,一般三軸、四軸的CNC機器是無法切削出來,必須用上更昂貴的五軸CNC才能夠製造出形狀複雜的葉片。
在過去,要價近千萬的五軸CNC機具不但相當昂貴,且因為是製造航太零件、軍事武器的必備的機具而受到政府管制,必須擁有相關產業背景才可以引進五軸CNC,所以有能力、條件購買這種機器的廠商在台灣其實並不多,就算擁有這種機器的廠商也不會是專門製造汽車零配件的廠商,所以在過去國內幾乎不會在渦輪葉片上多加著墨。

 

鍛造CNC葉片風
帝馬樂功不可沒
而最近這二、三年開始,除了高檔的進口渦輪外,筆者發現國內出現許多搭載著鍛造CNC葉片的渦輪,讓人相當好奇台灣到底哪間廠商有能力能夠製作出這些渦輪葉片,透過層層關係後終於找到這個源頭,那就是位於南投南崗工業區的Sumalaya台灣帝馬樂,而當時筆者曾提出進行採訪的要求,不過那個時候帝馬樂正受委託製造一些機密的軍事用品而無法成行,直到最近廠內接受委託生產的機密航太零件已陸續交貨後,才終於可以讓本刊來進行採訪的工作。

以往撰寫五軸CNC程式可說是相當複雜,而現在則開發出特殊的軟體,只要將設計圖面載入即可轉換成CNC程式,不過這套軟體要價相當高昂,因此製作一個小小的葉片成本相對也就會不便宜。

成立十多年的Sumalaya台灣帝馬樂,是一間以高科技航太零件為主的製造廠,由於總經理楊先生家族中擁有製造汽車相關零件的背景,加上本身對於這部分相當有興趣,因此也會接一些國外複雜的汽、機車零件的訂單,所生產的零件品質優異受到國外客戶的好評,一直到2008年時,美國相當知名的渦輪品牌找上了帝馬樂,委託其代工製造鍛造CNC進氣葉片、排氣葉片與中座,因此斥資成立了渦輪增壓器部門,專門從事渦輪方面的製造與加工,之後更陸續接到美國、歐洲、澳洲、日本等許多知名改裝品牌的渦輪訂單,在國外許多廠商的認知中,只要是台灣Sumalaya所製造的產品,絕對就是品質的保證。

精密的機械製造業講求的是精準度,一般CNC的刀具大多是用鎖的方式來安裝,在進行切削工作時的誤差較大,而台灣帝馬樂則是大手筆購置特殊的刀頭與刀具,利用瞬間高溫加熱的方式來安裝刀具,讓二者緊密的接合,因此加工時的誤差會更小。

而就在接獲國外大批渦輪訂單之後,台灣帝馬樂也開始接受一些國內少量的鍛造CNC渦輪葉片改造工作,加上國外許多標榜採用鍛造CNC葉片的渦輪大行其道,因此台灣漸漸流行起所謂的「鍛造渦輪」,有鑑於此,目前台灣帝馬樂與北部F1 Motorsports、中部的天晟車業、南部的TTP等知名改裝廠合作,推出Sumalaya Turbo Engineering這個自主品牌,並由F1 Motorsports掌門人Kaki擔任技術總擔當,藉此將國內渦輪改裝技術更進一步向上提升。

鍛造CNC葉片從右邊的鋁材到成為左側的成品,加工時間至少需要二小時以上,也難怪要價相當高昂。

一進入台灣帝馬樂廠房完全不像是傳統概念中的「工廠」,反而有點類似高科技的電子產業,許多CNC及其他加工、測試機具分門別類的放置在乾淨明亮的廠房中,而且擁有涼爽的空調設備。雖然楊總經理一直說自己只是個做工的「黑手」,但從訪當中他所解釋的專業技術來看,這位「黑手」的專業知識已經稱得上是教授的等級了,而這間工廠若說是高科技產業一點也不為過。

一般來說排氣側葉片是不太需要整個使用CNC來製作,不過國外某些客戶還是會提供特殊的合金,委請台灣帝馬樂代為加工製造。

渦輪排氣側鐵殼、進氣側鋁殼都有其他專門的鑄造廠接單製造,不過在材質上有很大的差異,用料愈好的零件當然也就愈貴,而台灣帝馬樂所使用的外殼都是較好的材質,光是一個鐵殼成本就高達四、五千元,可想而知某些近萬元左右的低價渦輪是使用什麼材質製成…

除了高檔的五軸CNC外,工廠內還是有許多傳統的三軸CNC機具,用來製造一些相對較簡單的製品。