CN101758220A - 一种回转压缩机气缸用粉末冶金材料以及其加工工艺 - Google Patents

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廖熠
周明杰
谢利昌
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Abstract

本发明涉及制冷压缩机技术领域，尤其涉及一种回转压缩机气缸用粉末冶金材料以及其加工工艺；本发明的气缸粉末冶金材料的配料粉末的各化学成分按重量百分比范围如下：Cu：2％-4％；C：0.6％-1.0％；S≤0.15％；Mn≤0.41％；余量为Fe及不可避免的杂质；本发明的粉末冶金气缸的尺寸精度高、硬度高、热应力形变小，所以在粉末冶金加工成型的气缸上已经成型了各种槽位和孔位，气缸只需进行精加工，只进行攻螺纹、磨平面、磨滑片槽、磨内圆、去毛刺等简单工序处理；本发明的粉末冶金气缸可以避免传统铸件气缸加工中的初加工，减少对设备的添置和大量刀具的消耗，降低大量加工费用成本，还可避免产生大量的废弃物料，节省资源、减少对环境的危害。

Description

一种回转压缩机气缸用粉末冶金材料以及其加工工艺
技术领域
本发明涉及制冷压缩机技术领域，尤其涉及一种回转压缩机气缸用粉末冶金材料以及其加工工艺。
背景技术
压缩机是空调系统中压缩冷媒使其参与循环的核心设备，回转压缩机是一种常用的压缩机，回转压缩机由于其效率高、体积小及重量轻，近年来得到了广泛的应用。回转压缩机的压缩工作一般是在圆环形气缸内完成的，图1所示为一回转压缩机气缸的示意图，通常在气缸中，需要设置连接上下法兰的螺纹孔11、安装时定位的定位孔12、容置滑片的滑片槽13，在气缸的侧向还设置有吸气孔14、弹簧孔15等，在目前的现有技术中，气缸加工通常用铸件毛坯再进行加工完成，由于铸造件的精度低，热应力变形大，铸件毛坯1通常没有任何孔位以及槽位(如图2所示)，要将气缸铸件毛坯加工成气缸的加工工艺步骤非常多况且加工量很大，对于各种孔位需要进行钻孔、各种槽位需要进行开槽等初加工工艺，端面还需要进行初磨处理，初加工的槽位、孔位以及端面还需要进行进一步精加工处理；加工成气缸的工艺工序非常多，尤其在初加工阶段，初加工加工量都很大，对刀具的损耗都很大，加工费用成本消耗巨大，从而导致气缸成本上升、价格高，初加工阶段还产生大量的废弃物料，导致资源浪费、对环境的带来极大的危害。
发明内容
本发明是针对目前回转压缩机铸件气缸加工工序繁琐及加工费用偏高等问题，而提供可解决此类问题的一种回转压缩机气缸用粉末冶金材料以及其加工工艺。
为达到以上目的，采用如下技术方案：
一种回转压缩机气缸用粉末冶金材料，其特征在于，所述粉末冶金材料的配料粉末的各化学成分按重量百分比范围如下：Cu：2％-4％；C：0.6％-1.0％；S≤0.15％；Mn≤0.41％；余量为Fe及不可避免的杂质。
一种回转压缩机气缸用粉末冶金材料的生产工艺，其特征在于：包括以下生产工艺步骤：
(1)按如下化学成分粉末配料：Cu：2％-4％；C：0.6％-1.0％；S≤0.15％；Mn≤0.41％；余量为Fe及不可避免的杂质；
(2)混料：将步骤1中的配料在混料机中混合均匀；
(3)压制初坯：将步骤2的混料装入模具，用压机压制成初坯；
(4)烧结：将步骤3压制好的初坯采用连续炉，在分解氨保护气氛下进行烧结；
(5)精整：将步骤4烧结好的气缸去毛刺，去毛刺后用压机对毛坯进行精整，使其达到要求的尺寸精度；
(6)蒸汽处理：最后进行蒸汽处理，使铁与水蒸气反应在毛坯表面及内部孔隙表面形成Fe3O4薄膜，提高毛坯气密性及硬度。
其中所述配料包含的化学成分的重量百分比如下：Cu：2％；C：0.68％；S：0.09％；Mn：0.16％；余量为Fe及不可避免的杂质。
其中所述S以MnS的化合态形式存在。
其中所述配料中Fe以还原铁粉、雾化铁粉、高碳铁粉的混合物料形式存在。
本发明的有益效果在于：本发明气缸所采用粉末冶金材料的配料粉末的各化学成分按重量百分比范围如下：Cu：2％-4％；C：0.6％-1.0％；S≤0.15％；Mn≤0.41％；余量为Fe及不可避免的杂质；其生产工艺包括有：配料、混料、压制初坯、烧结、精整、蒸汽处理；本发明的粉末冶金气缸的尺寸精度高、硬度高、热应力形变小，滑片槽可以只留有磨削余量，螺钉孔等可以直接成型，气缸只需进行精加工，只进行攻螺纹、磨平面、磨滑片槽、磨内圆、去毛刺等简单工序处理；本发明的粉末冶金气缸可以避免传统铸件气缸加工中的初加工，减少对设备的添置和大量刀具的消耗，降低大量加工费用成本，还可避免产生大量的废弃物料，节省资源、减少对环境的危害。
附图说明
图1为气缸结构示意图；
图2为本现有技术的气缸铸件结构式示意图；
图3为本发明的粉末冶金气缸结构示意图；
图4为本发明的粉末冶金气缸金相组织结构图。
具体实施方式
下面对本发明进行进一步阐述：
一种回转压缩机气缸用粉末冶金材料，粉末冶金材料的配料粉末的各化学成分按重量百分比范围如下：Cu：2％-4％；C：0.6％-1.0％；S≤0.15％；Mn≤0.41％；余量为Fe及不可避免的杂质，作为本发明的一个实施例，各化学成分重量百分比可如下：Cu：4％；C：1.0％；S：0.15％；Mn：0.41％；余量为Fe及不可避免的杂质；作为本发明的另一个实施例，各化学成分重量百分比可如下：Cu：2％；C：0.6％；余量为Fe及不可避免的杂质；作为本发明的最佳实施例，各化学成分重量百分比如下：Cu：2％；C：0.68％；S：0.09％；Mn：0.16％；余量为Fe及不可避免的杂质，其中S以MnS的化合态形式存在，配料中Fe以还原铁粉、雾化铁粉、高碳铁粉的混合物料形式存在。
一种回转压缩机气缸用粉末冶金材料的生产工艺，其特征在于：包括以下生产工艺步骤：
(1)按如下化学成分粉末配料：Cu：2％-4％；C：0.6％-1.0％；S≤0.15％；Mn≤0.41％；余量为Fe及不可避免的杂质；作为一种较佳实施例各化学成分重量百分比如下：Cu：2％；C：0.68％；S：0.09％；Mn：0.16％；余量为Fe及不可避免的杂质，其中S以MnS的化合态形式存在，配料中Fe以还原铁粉、雾化铁粉、高碳铁粉的混合物料形式存在，达到以上的化学配方，在此实施例的具体物料配方各物料重量百分比为：10％还原铁粉、71.97％雾化铁粉、15％高碳铁粉(铁粉+石墨)、0.08％胶体石墨、2％电解铜、0.7％微粉蜡、0.25％MnS；
(2)混料：将步骤1中的配料在混料机中混合均匀，较佳混料时间：(60±5)min，混料机转速：15r/min；
(3)压制初坯：将步骤2的混料装入模具，用压机压制成初坯；
(4)烧结：将步骤3压制好的初坯采用连续炉，在分解氨保护气氛下进行烧结，较佳烧结参数：烧结温度(1120±5)℃，烧结时间(3±0.1)h，连续炉传输速度：(10～16)cm/min；
(5)精整：将步骤4烧结好的气缸去毛刺，去毛刺后用压机对毛坯进行精整，使其达到要求的尺寸精度；
(6)蒸汽处理：最后进行蒸汽处理，使铁与水蒸气反应在毛坯表面及内部孔隙表面形成Fe3O4薄膜，提高毛坯气密性及硬度。
本发明粉末冶金加工成型的气缸上已经成型了各种槽位和孔位：如图3所示，设置了连接上下法兰的螺纹孔11、安装时定位的定位孔12、容置滑片的滑片槽13，在气缸的侧向还设置有吸气孔14、弹簧孔15，气缸只需进行精加工，只进行攻螺纹、磨平面、磨滑片槽、磨内圆、去毛刺等简单工序处理。
按本发明及生产工艺所生产的粉末冶金气缸，各种性能参数能满足气缸需求，其各项参数如下：硬度：HRB65～80，抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥340Mpa，密度：6.8g/cm3，金相组织：珠光体+铁素体+渗碳体(见图4本发明的金相组织图)，其中珠光体含量≥60％，渗碳体含量≤5％且均匀分布。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (8)

1.一种回转压缩机气缸用粉末冶金材料，其特征在于，所述粉末冶金材料的配料粉末的各化学成分按重量百分比范围如下：Cu：2％-4％；C：0.6％-1.0％；S≤0.15％；Mn≤0.41％；余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的回转压缩机气缸用粉末冶金材料，其特征在于，所述配料包含的化学成分的重量百分比如下：Cu：2％；C：0.68％；S：0.09％；Mn：0.16％；余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的回转压缩机气缸用粉末冶金材料，其特征在于：所述S以MnS的化合态形式存在。
4.根据权利要求1或2所述的回转压缩机气缸用粉末冶金材料，其特征在于：所述配料中Fe以还原铁粉、雾化铁粉、高碳铁粉的混合物料形式存在。
5.一种回转压缩机气缸用粉末冶金材料的生产工艺，其特征在于：包括以下生产工艺步骤：
(1)按如下化学成分粉末配料：Cu：2％-4％；C：0.6％-1.0％；S≤0.15％；Mn≤0.41％；余量为Fe及不可避免的杂质；
(2)混料：将步骤1中的配料在混料机中混合均匀；
(3)压制初坯：将步骤2的混料装入模具，用压机压制成初坯；
(4)烧结：将步骤3压制好的初坯采用连续炉，在分解氨保护气氛下进行烧结；
(5)精整：将步骤4烧结好的气缸去毛刺，去毛刺后用压机对毛坯进行精整，使其达到要求的尺寸精度；
(6)蒸汽处理：最后进行蒸汽处理，使铁与水蒸气反应在毛坯表面及内部孔隙表面形成Fe3O4薄膜，提高毛坯气密性及硬度。
6.根据权利要求5所述的回转压缩机气缸用粉末冶金材料的生产工艺，其特征在于，所述配料包含的化学成分的重量百分比如下：Cu：2％；C：0.68％；S：0.09％；Mn：0.16％；余量为Fe及不可避免的杂质。
7.根据权利要求5或6所述的回转压缩机气缸用粉末冶金材料的生产工艺，其特征在于：所述S以MnS的化合态形式存在。
8.根据权利要求5或6所述的回转压缩机气缸用粉末冶金材料的生产工艺，其特征在于：所述配料中Fe以还原铁粉、雾化铁粉、高碳铁粉的混合物料形式存在。
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