CN102251167B - 一种空调压缩机滑片的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种空调压缩机滑片的制造方法，涉及空调压缩机的零部件，步骤是按元素的质量百分比为C：3.4～3.9％、Si：2.0～3.0％、Mn：0.3～1.0％、Cr：0.1～1.0％、Mo：0.0～0.8％、W：0～0.5％、B：0～0.1％、Ti：0.04～0.15％、P＜0.08％、S＜0.025％、Mg：0.03～0.05％、Re：0.02～0.04％和其余为Fe配制原料，经熔炼、球化和孕育、浇铸、磨削、等温淬火热处理、精磨和抛光及离子渗硫处理制得空调压缩机滑片产品。该产品在铸态组织中形成一定数量的碳化物和石墨球，有综合力学性能优良的奥铁体基体，克服了现有高速钢或不锈钢滑片成本高和加工工序繁琐的缺点。

Description

一种空调压缩机滑片的制造方法
技术领域
本发明的技术方案涉及空调压缩机的零部件，具体地说是一种空调压缩机滑片的制造方法。
背景技术
空调压缩机多为旋转式压缩机，也就是滚动活塞压缩机。压缩机通过吸气腔和排气腔的容积不断发生周期性的变化，从而完成压缩机吸气、压缩和排气的工作循环。其间，滑片的往复运动始终保持吸气腔和排气腔的隔离。滑片作为压缩机的重要元件之一，需与压缩机的偏心滚动活塞紧贴，滑片长年在冷媒介质的高温、高压和高速冲击负荷的条件下工作，滑片与活塞的接触部分极易磨损。特别是目前变频及节能技术的推广和大功率、大容量空调的使用，压缩机工作压力的大幅度提高，如采用410A作冷媒的压缩机，其工作压力比采用R22冷媒的压缩机要高60，达到26-28kg/cm2，对滑片(或叶片)的强度、耐磨性、耐疲劳性和使用寿命有进一步较高要求，不经过表面强化处理的滑片已经无法满足高负荷压缩机对它的耐磨性的要求，影响到整机的使用寿命。为了提高滑片的滑动表面的耐磨性、防老化性能和耐腐蚀性能，滑片的材质大部分选用高速钢或不锈钢，并进行表面处理，如盐浴软氮化处理、离子氮化处理、盐浴渗硫氮化处理和电解渗硫氮化处理等，而普通钢材其硬度和抗磨性等都很难满足压缩机的工作要求。
CN1424510和CN101003880公开了一种压缩机滑片的制造方法，其所述滑片材料含铬量高、材料成本高、同时工艺繁琐和加工性能差；CN1186872公开的金属表面处理方法、其处理的制冷压缩机用旋转轴和滑片以及该制冷剂压缩机，在相当于高速工具钢的钢制滑片表面上进行了等离子体渗碳氮处理的滑片，该滑片材质含有较多贵重元素，包括1-14％W、3-5％V、0.5-2.5％Mo或者5-9％Co；CN101210558报道了一种用于汽车空调的滑片式压缩机的滑片，其基体材料是高速钢；CN101629573披露了一种制冷压缩机滑片，由以下化学成分(质量)％组成的钢材制得：C：0.32-0.54，Si：0.17-0.45，Mn：0.30-1.20，Cr：0.80-1.65，Mo：0.15-0.30，Al：0.60-1.10，V：0-0.2，Fe：余量，虽然此专利的滑片材质降低了贵重合金元素含量，但是制备工艺中需要热轧、冷拔、成型、真空热处理及淡化处理工艺，加工工艺非常繁琐。
综上所述，现有的空调压缩机滑片技术的主要缺点是：(1)材质大多是高速钢或不锈钢滑片，其贵重合金元素Cr，W，Mo，V，Co含量高，材料成本高，而且滑片材质的含碳量过高、硬度过大，造成加工困难，成品率低；(2)加工工序繁琐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种空调压缩机滑片的制造方法，该空调压缩机滑片是含碳化物奥铁体球墨铸铁滑片，采用覆膜砂壳型或熔模铸造工艺，在铸态组织中形成一定数量的碳化物和石墨球，然后通过等温淬火工艺，获得综合力学性能优良的奥铁体基体，同时克服了现有的空调压缩机滑片采用高速钢或不锈钢的成本高和加工工序繁琐的两个主要缺点。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种空调压缩机滑片的制造方法，其具体步骤是：
第一步，原料配制和熔炼
按元素的质量百分比为C：3.4～3.9％、Si：2.0～3.0％、Mn：0.3～1.0％、Cr：0.1～1.0％、Mo：0.0～0.8％、W：0～0.5％、B：0～0.1％、Ti：0.04～0.15％、P＜0.08％、S＜0.025％、Mg：0.03～0.05％、Re：0.02～0.04％和其余为Fe，称取配制原料，将配制好的原料放入中频感应电炉中，升温至全部原料熔化，并熔炼成奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1500～1550℃；
第二步，球化处理和孕育处理
将第一步熔制出炉的奥铁体球墨铸铁原铁液进行球化处理和孕育处理，球化剂为稀土硅铁镁合金FeSiMg6RE1，其加入量为上述原铁液质量的1.0～1.8％；孕育剂为钡硅铁合金FeSi72Ba2，其加入量为上述奥铁体球墨铸铁原铁液质量的0.4～1.0％；
第三步，浇铸
将第二步球化处理和孕育处理好的奥铁体球墨铸原铁液浇入到预先制作好的覆膜砂壳型或熔模铸造壳型中，冷却后制得含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片，其碳化物含量为该滑片总体积的15％～35％；
第四步，磨削加工
将第三步制得的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片磨削加工成所需的滑片形状；
第五步，等温淬火热处理
利用可控气氛电阻炉，将第四步制得的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片加热至880～950℃，保温30～90分钟，然后迅速淬入温度为200～260℃的由重量百分比浓度为50％KNO3和50％NaNO3混合而成的硝盐溶液中，保持时间1～3小时，然后取出在空气中冷却至室温，制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片，其金相组织由奥铁体、碳化物、石墨球和微量的马氏体组成；
第六步，精磨和抛光
将第五步处理得到的含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片进行精磨和抛光处理，使其表面质量符合光洁度要求；
第七步，离子渗硫处理
对第六步制得的含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片进行离子渗硫处理，在该滑片表面形成0.005～0.015mm厚度的硫化物渗硫层，最终制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品。
上述一种空调压缩机滑片的制造方法，其中所涉及的原料、试剂、工艺、设备和表面光洁度要求均为本技术领域所熟知和容易获得的。
本发明的有益效果是：
I.与现有的高速钢滑片、不锈钢滑片和其他材质的滑片相比本发明的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片的突出的实质性特点在于：由于奥铁体基体中分布着一定数量的碳化物，其硬度较高，对基体起到一定的保护作用，加上球状石墨具有自润滑性能和渗硫层的共同作用，使空调压缩机滑片具有高的自润滑性和耐磨性。
II.与现有的高速钢滑片、不锈钢滑片和其他材质的滑片相比本发明的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片的显著的进步在于：
(1)本发明方法所得的滑片中，贵重合金元素含量大大减少，使原材料成本降低。
(2)本发明方法利用铸造方法，是近净成形工艺，所制造的滑片弹簧槽和弧面一次近终成形，大大减少机加工量，并且加工性能好。
(3)用本发明方法经过等温淬火热处理制得的含碳化物奥铁体球墨铸铁滑片的硬度可以达到HRC58～64，耐磨性高，完全满足空调压缩机滑片的使用性能要求。
(4)本发明方法制得的滑片含有硬质的碳化物相以及具有自润滑性能的球状石墨，与渗硫层共同作用，渗硫层主要由FeS、FeS2和FeO组成，降低摩擦系数，提高表层的显微硬度，从而提高了滑片的减摩性能。
(5)本发明方法材料来源广，成本低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为空调压缩机滑片形状的立体示意图。
图2为本发明的含碳化物奥铁体球墨铸铁滑片的金相组织图。
具体实施方式
图1为空调压缩机滑片形状的立体示意图，空调压缩机滑片的尺寸规格是公知的。
图2为本发明的含碳化物奥铁体球墨铸铁滑片的金相组织图，从该图可见，其金相组织由奥铁体、碳化物、石墨球和微量的马氏体组成。这证明用本发明方法制得的空调压缩机滑片的奥铁体基体中分布着一定数量的碳化物，其硬度较高，对基体起到一定的保护作用，加上球状石墨具有自润滑性能和渗硫层的共同作用，使该空调压缩机滑片具有高的自润滑性和耐磨性。
实施例1
第一步，原料配制和熔炼
按元素的质量百分比为C：3.4％、Si：2.0％、Mn：0.3％、Cr：0.1％、Ti：0.04％、P＜0.08％、S＜0.025％、Mg：0.03％、Re：0.02％和其余为Fe，称取配制原料，将配制好的原料放入中频感应电炉中，升温至全部原料熔化，并熔炼成奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1500℃；
第二步，球化处理和孕育处理
将第一步熔制出炉的奥铁体球墨铸铁原铁液进行球化处理和孕育处理，球化剂为稀土硅铁镁合金FeSiMg6RE1，其加入量为上述原铁液质量的1.0％；孕育剂为钡硅铁合金FeSi72Ba2，其加入量为上述原铁液质量的0.4％；
第三步，浇铸
将第二步球化处理和孕育处理好的奥铁体球墨铸铁铁液浇入到预先制作好的覆膜砂壳型中，冷却后制得含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片，其碳化物含量为该滑片总体积的15％；
第四步，磨削加工
将第三步制得的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片磨削加工成所需的滑片形状；
第五步，等温淬火热处理
利用可控气氛电阻炉，将第四步制得的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片加热至880℃，保温30分钟，然后迅速淬入温度为200℃的由重量百分比浓度为50％KNO3和50％NaNO3混合而成的硝盐溶液中，保持时间1小时，然后取出在空气中冷却至室温，制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片，其金相组织由奥铁体、碳化物、石墨球和微量的马氏体组成；
第六步，精磨和抛光
将第五步处理得到的含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片进行精磨和抛光处理，使其表面质量符合光洁度要求；
第七步，离子渗硫处理
对第六步制得的含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片进行离子渗硫处理，在该滑片表面形成0.005mm厚度的硫化物渗硫层，最终制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品。实施例2
第一步，原料配制和熔炼
按元素的质量百分比为C：3.7％、Si：2.5％、Mn：0.6％、Cr：0.5％、Mo：0.4％、W：0.25％、B：0.05％、Ti：0.09％、P＜0.08％、S＜0.025％、Mg：0.04％、Re：0.03％和其余为Fe，称取配制原料，将配制好的原料放入中频感应电炉中，升温至全部原料熔化，并熔炼成奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1525℃；
第二步，球化处理和孕育处理
将第一步熔制出炉的奥铁体球墨铸铁原铁液进行球化处理和孕育处理，球化剂为稀土硅铁镁合金FeSiMg6RE1，其加入量为上述原铁液质量的1.4％；孕育剂为钡硅铁合金FeSi72Ba2，其加入量为上述原铁液质量的0.7％；
第三步，浇铸
将第二步球化处理和孕育处理好的奥铁体球墨铸铁铁液浇入到预先制作好的熔模铸造壳型中，冷却后制得含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片，其碳化物含量为该滑片总体积的25％；
第四步，磨削加工
将第三步制得的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片磨削加工成所需的滑片形状；
第五步，等温淬火热处理
利用可控气氛电阻炉，将第四步制得的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片加热至915℃，保温60分钟，然后迅速淬入温度为230℃的由重量百分比浓度为50％KNO3和50％NaNO3混合而成的硝盐溶液中，保持时间1～3小时，然后取出在空气中冷却至室温，制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片，其金相组织由奥铁体、碳化物、石墨球和微量的马氏体组成，图2为本实施例制得的含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片的金相组织图；
第六步，精磨和抛光
将第五步处理得到的含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片进行精磨和抛光处理，使其表面质量符合光洁度要求；
第七步，离子渗硫处理
对第六步制得的含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片进行离子渗硫处理，在该滑片表面形成0.008mm厚度的硫化物渗硫层，最终制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品。
实施例3
第一步，原料配制和熔炼
按元素的质量百分比为C：3.9％、Si：3.0％、Mn：1.0％、Cr：1.0％、Mo：0.8％、W：0.5％、B：0.1％、Ti：0.15％、P＜0.08％、S＜0.025％、Mg：0.05％、Re：0.04％和其余为Fe，称取配制原料，将配制好的原料放入中频感应电炉中，升温至全部原料熔化，并熔炼成奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1550℃；
第二步，球化处理和孕育处理
将第一步熔制出炉的奥铁体球墨铸铁原铁液进行球化处理和孕育处理，球化剂为稀土硅铁镁合金FeSiMg6RE1，其加入量为上述原铁液质量的1.8％；孕育剂为钡硅铁合金FeSi72Ba2，其加入量为上述原铁液质量的1.0％；
第三步，浇铸
将第二步球化处理和孕育处理好的奥铁体球墨铸铁铁液浇入到预先制作好的覆膜砂壳型中，冷却后制得含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片，其碳化物含量为该滑片总体积的35％；
第四步，磨削加工
将第三步制得的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片磨削加工成所需的滑片形状；
第五步，等温淬火热处理
利用可控气氛电阻炉，将第四步制得的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片加热至950℃，保温90分钟，然后迅速淬入温度为260℃的由重量百分比浓度为50％KNO3和50％NaNO3混合而成的硝盐溶液中，保持时间3小时，然后取出在空气中冷却至室温，制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片，其金相组织由奥铁体、碳化物、石墨球和微量的马氏体组成；
第六步，精磨和抛光
将第五步处理得到的含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片进行精磨和抛光处理，使其表面质量符合光洁度要求；
第七步，离子渗硫处理
对第六步制得的含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片进行离子渗硫处理，在该滑片表面形成0.015mm厚度的硫化物渗硫层，最终制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品。
实施例4
第一步，原料配制和熔炼
按元素的质量百分比为C：3.5％、Si：2.2％、Mn：0.4％、Cr：0.3％、Mo：0.2％、Ti：0.06％、P＜0.08％、S＜0.025％、Mg：0.035％、Re：0.025％和其余为Fe，称取配制原料，将配制好的原料放入中频感应电炉中，升温至全部原料熔化，并熔炼成奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1510℃；
其他步骤均同实施例1，最终制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品。
实施例5
第一步，原料配制和熔炼
按元素的质量百分比为C：3.6％、Si：2.3％、Mn：0.5％、Cr：0.4％、W：0.3％、Ti：0.07％、P＜0.08％、S＜0.025％、Mg：0.036％、Re：0.026％和其余为Fe，称取配制原料，将配制好的原料放入中频感应电炉中，升温至全部原料熔化，并熔炼成奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1520℃；
其他步骤均同实施例2，最终制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品。
实施例6
第一步，原料配制和熔炼
按元素的质量百分比为C：3.7％、Si：2.4％、Mn：0.7％、Cr：0.6％、B：0.3％、Ti：0.08％、P＜0.08％、S＜0.025％、Mg：0.042％、Re：0.032％和其余为Fe，称取配制原料，将配制好的原料放入中频感应电炉中，升温至全部原料熔化，并熔炼成奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1530℃；
其他步骤均同实施例3，最终制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品。
实施例7
第一步，原料配制和熔炼
按元素的质量百分比为C：3.8％、Si：2.6％、Mn：0.8％、Cr：0.7％、Mo：0.2％、W：0.5％、Ti：0.04～0.15％、P＜0.08％、S＜0.025％、Mg：0.036％、Re：0.035％和其余为Fe，称取配制原料，将配制好的原料放入中频感应电炉中，升温至全部原料熔化，并熔炼成奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1540℃；
其他步骤均同实施例1，最终制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品。
实施例8
第一步，原料配制和熔炼
按元素的质量百分比为C：3.5％、Si：3.0％、Mn：0.3％、Cr：0.9％、Mo：0.8％、B：0.01％、Ti：0.08％、P＜0.08％、S＜0.025％、Mg：0.03％、Re：0.04％和其余为Fe，称取配制原料，将配制好的原料放入中频感应电炉中，升温至全部原料熔化，并熔炼成奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1550℃；
其他步骤均同实施例2，最终制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品。
实施例9
第一步，原料配制和熔炼
按元素的质量百分比为C：3.9％、Si：2.0％、Mn：1.0％、Cr：0.1％、W：0.05％、B：0.1％、Ti：0.15％、P＜0.08％、S＜0.025％、Mg：0.05％Mg、Re：0.02％和其余为Fe，称取配制原料，将配制好的原料放入中频感应电炉中，升温至全部原料熔化，并熔炼成奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1510℃；
其他步骤均同实施例3，最终制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品。
上述所有实施例所最终制得的含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品的形状均如图1所示。
上述所有实施例中所涉及的原料、试剂、工艺、设备和表面光洁度要求均为本技术领域所熟知和容易获得的。

Claims (1)

1.一种空调压缩机滑片的制造方法，其特征在于具体步骤是：
第一步，原料配制和熔炼
按元素的质量百分比为C：3.4～3.9%、Si：2.0～3.0%、Mn：0.3～1.0%、Cr：0.1～1.0%、Mo：0.0～0.8%、W：0～0.5%、B：0～0.1%、Ti：0.04～0.15%、P<0.08%、S<0.025%、Mg：0.03～0.05%、RE：0.02～0.04%和其余为Fe，称取配制原料，将配制好的原料放入中频感应电炉中，升温至全部原料熔化，并熔炼成奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1500～1550℃；
第二步，球化处理和孕育处理
将第一步熔制出炉的奥铁体球墨铸铁原铁液进行球化处理和孕育处理，球化剂为稀土硅铁镁合金FeSiMg6RE1，其加入量为上述原铁液质量的1.0～1.8%；孕育剂为钡硅铁合金FeSi72Ba2，其加入量为上述奥铁体球墨铸铁原铁液质量的0.4～1.0%；
第三步，浇铸
将第二步球化处理和孕育处理好的奥铁体球墨铸铁铁液浇入到预先制作好的覆膜砂壳型或熔模铸造壳型中，冷却后制得含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片，其碳化物含量为该滑片总体积的15%～35%；
第四步，磨削加工
将第三步制得的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片磨削加工成所需的滑片形状；
第五步，等温淬火热处理
利用可控气氛电阻炉，将第四步制得的含有石墨球和碳化物的珠光体基体球墨铸铁滑片加热至880～950℃，保温30～90分钟，然后迅速淬入温度为 200～260℃的由重量百分比浓度为50%KNO3和50%NaNO3混合而成的硝盐溶液中，保持时间1～3小时，然后取出在空气中冷却至室温，制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片，其金相组织由奥铁体、碳化物、石墨球和微量的马氏体组成；
第六步，精磨和抛光
将第五步处理得到的含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片进行精磨和抛光处理，使其表面质量符合光洁度要求；
第七步，离子渗硫处理
对第六步制得的含碳化物的奥铁体球墨铸铁滑片进行离子渗硫处理，在该滑片表面形成0.005～0.015mm厚度的硫化物渗硫层，最终制得含碳化物的奥铁体球墨铸铁空调压缩机滑片产品。
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