CN104148646B

CN104148646B - 空气压缩机动盘的制备方法

Info

Publication number: CN104148646B
Application number: CN201410412685.0A
Authority: CN
Inventors: 潘成群
Original assignee: Ningbo Qunxing Powder Metallurgy Co Ltd
Current assignee: Ningbo Qunxing Powder Metallurgy Co Ltd
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2034-08-21
Also published as: CN104148646A

Abstract

本发明公开一种空气压缩机动盘的制备方法，包括：模具制作、混合粉末的选用：雾化粉：60‑70％；所述的雾化粉具有由以下重量份的各组分组成：铁 70‑80份，镍 5‑8份，Y 2‑6份；合金粉：30‑40％；所述的合金粉具有由以下重量百分比的各组分组成：镍1～3％，铜4～12％，钼 0.5～2％，铬 8‑15％石墨 0.2～0.8％，其余为铁；分别压制出圆盘和螺旋槽作为一个整体的成型件、管体的成型件；二者接触面上涂上焊胶，彼此粘结在一起，构成完整的空气压缩机动盘；烧结、热处理得空气压缩机动盘。本发明具有压制过程不易发热、变形，强度和硬度高，不易磨损能适应动盘严苛的使用环境且可以大规模应用的优点。

Description

空气压缩机动盘的制备方法

技术领域

本发明涉及空气压缩机动盘技术领域，具体设计一种空气压缩机动盘的制备方法。

背景技术

空气压缩机的动盘，是压缩机中至关重要的机械用件，其结构一般包括螺旋槽，圆盘和管体，三者依次连接构成完整的动盘；动盘随着管体内部轴承的带动做轴向旋转，空气由螺旋槽形成的压缩腔由外到内体积逐渐缩小，实现对空气的压缩。在该过程，动盘要受到气体体积变化带来的冲击压力，以及高速旋转带来的冲击力；因此，要求构成完整的动盘螺旋槽，圆盘和管体的三个部分结构紧凑、牢固，性能稳定。

但是，上述三个部分，传统工艺均是采用的将三者分别机加工出来，然后进行焊接组合，由于三部分彼此之间均要焊接组合，特别是螺旋槽与圆盘之间的焊接，由于螺旋槽面积大、同时与圆盘之间的接触面积小，接触面狭窄，不易焊接，就会造成焊接不牢固，长期使用容易开裂的风险。为了规避上述风险，申请人于2009年研发了一种通过粉末冶金的方法制备完整动盘的工艺，虽然一定程度上解决了焊接带来的上述风险；但是该粉末冶金方法制备的产品，完全采用整体金属粉末压制，由于整体工件比较大，且粉末金属中含有铝，这样在压制成型过程很容易发热、变形，造成成品率下降，次品率升高；此外，由于材料没有公开后期具体的热处理工艺，材料最终性能的获得不好控制因此，造成材料脆性大、强度和硬度低，容易磨损；另外，由于材料本身用料单一，仅仅采用雾化粉和合金粉两种，而合金粉作为其中的关键材料，并没有具体限定其组分组成，导致其硬度和加工性能模糊，不能满足动盘严苛的使用环境；因此，在一定程度上仍然限制该产品的大规模应用。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种压制过程不易发热、变形，强度和硬度高，不易磨损能适应动盘严苛的使用环境且可以大规模应用的空气压缩机动盘的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种空气压缩机动盘的制备方法，该方法步骤包括：

(1)模具制作：用车床加工出动盘的管体的模具，用线切割机床加工出动盘的螺旋槽的模具，用数控成型机床加工出动盘剩余部分即圆盘的模具；

(2)混合粉末的选用：

雾化粉：60-70％；

所述的雾化粉具有由以下重量份的各组分组成：铁 70-80份，镍 5-8份，Y 2-6份；

合金粉：30-40％；

所述的合金粉具有由以下重量百分比的各组分组成：镍 1～3％，铜 4～12％，钼0.5～2％，铬 8-15％石墨 0.2～0.8％，其余为铁；

将上述组分在混料筒中进行混合加工；

(3)压形：用干粉成型液压机将步骤(2)混合好的粉末放置于步骤(1)制备好的模具内，分别压制出圆盘和螺旋槽作为一个整体的成型件、管体的成型件，压力数值为660～760MPa；

(4)涂焊胶：将步骤(3)压制成型的圆盘和螺旋槽作为一个整体的成型件与管体的成型件的接触面上涂上焊胶，彼此粘结在一起，构成完整的空气压缩机动盘；

(5)烧结：用烧结炉对步骤(4)的空气压缩机动盘进行烧结，烧结温度为1120～1350℃，烧结时间为10-18分钟，然后随炉冷却降至室温，进行打磨、抛光；

(6)热处理：将步骤(5)打磨、抛光后的工件先淬火，淬火温度为800～950℃，淬火时间1.5-2.5小时；再进行回火，回火温度为120～180℃，回火时间1-1.5小时，然后冷却到室温，得到空气压缩机动盘。

本发明上述雾化粉和合金粉要求为大小100～300目的粉状材料。

本发明步骤(4)的焊胶为ZS-1071耐高温无机粘合剂，如北京志盛威华公司生产的ZS-1071耐高温无机粘合剂，可耐1800度高温，粘结性能不受到高温环境影响；烧结后两部件之间连接牢固。

本发明上述合金粉中各组分作用如下：

镍：镍能强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度。

铜：能提高强度和屈服比以及耐磨性能。

钼：能提高了产品的强度和硬度，从而增加动盘整体的机械性能。

铬：能增加钢的淬透性并有二次硬化作用。可提高硬度和耐磨性而不使钢变脆。

石墨：能增加材料的耐磨损性能，同时提高工件强度。

本发明步骤(1)所述的数控机床为CA20浸水式精密数控慢走丝线切割机床和SA20数控精密电火花成型机；步骤(2)中所述的混料筒为HL500型混料筒。步骤(3)所述的干粉成型液压机为FS79Z-1000型干粉自动成型液压机。

本发明的优点和有益效果：

1.本发明通过对粉末冶金原料进行合理的配比和设置，使得最终得到的动盘达到高强度，高硬度和耐磨性高的性能；在配方中适当的增加钼和铬等元素，有效提高了上述性能，使得制备出的产品强度和硬度高；添加石墨不易磨损能适应动盘严苛的使用环境且可以大规模应用；雾化粉采用，具有颗粒均匀、采用铁 70-80份，镍 5-8份，Y 2-6份，其中Y作为稀土元素能有效提高材料的机械性能，同时可以保证雾化粉与合金粉充分混合、结合牢固，制备出的产品围观结构紧密、强度大。

2.本发明是首次采用先将两部分部件分别粉末金属压制成型，然后再通过对制备出的粗工件进行两部分涂上焊胶粘结后进行烧结的工艺；由于采用将圆盘和螺旋槽作为一个整体的成型件、管体的成型件分别压制成型，且粉末金属不含有铝，因此在压制成型过程不易发成发热、变形，提高了成品率；同时烧结后进行热处理，具体为淬火温度为800～950℃，淬火时间1.5-2.5小时；再进行回火，回火温度为120～180℃，回火时间1-1.5小时，然后冷却到室温，得到空气压缩机动盘其机械性能更加优异，不会出现脆性大、易开裂的不足，而是能有效提高耐脆性，大大增加了使用寿命以满足动盘严苛的使用环境要求。

附图说明

图1本发明工艺制备的动盘结构示意图。

图2图1的的A-A剖视图。

如图所示：1.螺旋槽，2.圆盘，3.管体。

具体实施方式

如图1-2所示的空气压缩机动盘的制备方法，具体实施方式如下：

实施例1

(1)模具制作：用车床加工出动盘的管体3的模具，用线切割机床加工出动盘的螺旋槽1的模具，用数控成型机床加工出动盘剩余部分即圆盘2的模具；

(2)混合粉末的选用：

雾化粉：60％；

所述的雾化粉具有由以下重量份的各组分组成：铁80份，镍8份，Y6份；(雾化粉采用行业常规技术，如先将三种组分感应炉内氩气气氛保护下加热熔融成合金，然后将合金采用紧耦合式雾化喷嘴，雾化温度1600K，氩气压力3.0MPa下进行雾化出来得到雾化粉)

合金粉：40％；

所述的合金粉具有由以下重量百分比的各组分组成：镍2％，铜6％，钼1％，铬10％石墨0.5％，其余为铁；

将上述组分在混料筒中进行混合加工；

(3)压形：用干粉成型液压机将步骤(2)混合好的粉末放置于步骤(1)制备好的模具内压制成形，压力数值为750-760MPa；

(5)烧结：用烧结炉对步骤(3)压制成形的工件进行烧结，烧结温度为1120～1350℃，烧结时间为12-15分钟，然后随炉冷却降至室温，进行打磨、抛光；

(6)热处理：将步骤(4)打磨、抛光后的工件先淬火，淬火温度为800～850℃，淬火时间1.5-2小时；再进行回火，回火温度为170-180℃，回火时间1-1.5小时，然后冷却到室温，得到空气压缩机动盘。

实施例2

(1)模具制作：用车床加工出动盘的管体模具，用线切割机床加工出动盘的螺旋槽模具，用数控成型机床加工出动盘剩余部分的模具；

(2)混合粉末的选用：

雾化粉：70％；

所述的雾化粉具有由以下重量份的各组分组成：铁75份，镍6份，Y5份；

合金粉：30％；

所述的合金粉具有由以下重量百分比的各组分组成：镍1％，铜10％，钼1.5％，铬15％石墨0.6％，其余为铁；

将上述组分在混料筒中进行混合加工；

(3)压形：用干粉成型液压机将步骤(2)混合好的粉末放置于步骤(1)制备好的模具内压制成形，压力数值为740～760MPa；

(5)烧结：用烧结炉对步骤(3)压制成形的工件进行烧结，烧结温度为1200～1300℃，烧结时间为10-18分钟，然后随炉冷却降至室温，进行打磨、抛光；

(6)热处理：将步骤(4)打磨、抛光后的工件先淬火，淬火温度为900-950℃，淬火时间2小时；再进行回火，回火温度为170-180℃，回火时间1-1.5小时，然后冷却到室温，得到空气压缩机动盘。

实验依据：在轴承带动正向与反向旋转50000个循环的情况下无任何异常。

试验或校正结果记录：取样一件，在驱动轴正向50o，反向50o，循环频率0.6赫兹的条件下进行实验，至循环270000次停止实验，功能正常，经拆解后发现仅轻微磨损。

实测维氏硬度：HV680～410。

从上述实验可知，本发明的粉末冶金传动齿轮具有高强度、高硬度、耐磨损的优点。

Claims

1.一种空气压缩机动盘的制备方法，其特征在于：该方法步骤包括：

(1)模具制作：用车床加工出动盘的管体(3)的模具，用线切割机床加工出动盘的螺旋槽(1)的模具，用数控成型机床加工出动盘剩余部分即圆盘(2)的模具；

(2)混合粉末的选用：

雾化粉：60-70％；

合金粉：30-40％；

所述的合金粉具有由以下重量百分比的各组分组成：镍 1～3％，铜 4～12％，钼 0.5～2％，铬 8-15％石墨 0.2～0.8％，其余为铁；

将上述组分在混料筒中进行混合加工；

2.根据权利要求1所述的空气压缩机动盘的制备方法，其特征在于：所述的合金粉和雾化粉颗粒大小100～300目的粉状材料。

3.根据权利要求1所述的空气压缩机动盘的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述的焊胶为ZS-1071耐高温无机粘合剂。