CN104564683B - 一种真空泵转子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种真空泵转子，其包括圆柱状的转子本体，所述转子本体顶面和底面向内凹陷形成凹陷部；转子本体中部开设有轴孔；所述转子本体上等间距开设有四个转子槽，相邻的转子槽的中轴线相互垂直；所述转子槽包括由顶面向底面和侧面贯通延伸的条形槽和与条形槽贯通的弧形槽。本发明转子本体两端面向内凹陷并且圆滑过渡使得机械润滑性能好，另外四个相互垂直的转子槽也使得转子在运行过程中受力均匀。

Description

一种真空泵转子
技术领域
本发明涉及真空泵技术领域，尤其涉及一种真空泵转子。
背景技术
汽车用真空泵一般包括泵壳、转子、叶片、盖板、抽气接口、回油接头等部件。转子顺时针旋转，密闭空间体积由小变大，经由抽气接头抽气，转子逆时针旋转，密闭空间由大变小，经由回油接头排气。
由上述真空泵的工作过程可以看出，转子在工作过程中承担着较大的径向转动力，因此亟需一种结构稳定、材料牢靠的真空泵转子以应对使用环境苛刻的汽车真空泵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种结构稳固、使用寿命长的真空泵转子。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种真空泵转子，其包括圆柱状的转子本体，所述转子本体顶面和底面向内凹陷形成凹陷部；转子本体中部开设有轴孔；所述转子本体上等间距开设有四个转子槽，相邻的转子槽的中轴线相互垂直；所述转子槽包括由顶面向底面和侧面贯通延伸的条形槽和与条形槽贯通的弧形槽。
进一步地，所述凹陷部外边沿与转子本体之间形成有圆弧过渡部。
进一步地，所述真空泵转子由如下重量百分比的材料制成：
C：0.06％-0.2％，Cr：0.03％-0.07％，Si：2.5％-7.8％，Mn：0.6％-1.2％，Mo：0.04％-0.07％，Ni：0.017％-0.02％，V：0.5％-1.0％，Ti：1.2％-1.5％，Cu：0.027％-0.1％，Al：0.01％-0.02％，B：0.4％-0.7％，余量为Fe。
Cr元素与C元素共同与Fe元素反应形成(Fe,Cr)7C3的硬质相，以提高整体材料的硬度。当Cr元素含量低时，虽然其也能形成耐磨相，但是硬度低不稳定，当Cr元素含量提高至本发明的含量时，才会出现形态明显硬度高的耐磨相。C元素的含量需与Cr匹配以控制合金的融合度。
添加Si元素、Mn元素和Mo元素可以增加合金稳定性、改善淬透性、获得马氏体并改善基本相。这些元素可以形成或者鞥家过工晶碳化物并细化初生碳化物。
添加Ni元素能够细化铸态组织，提高端面均匀性并减小铬元素对合金脆性的影响，提高冲击韧性。
V元素和Ti元素和与C元素形成VC与TiC硬质相，可以显著提高材料的整体硬度和抗磨性。
Cu元素可以改善韧性，提高抗腐蚀性，对于长期被润滑油接触的真空泵转子来说十分重要。
Al元素提高抗氧化性能，其与Cr元素配合能够大幅提高抗氧化性。
B元素作为含量较高的元素，其在本发明的合金体系中也占据最为重要的作用。B元素与Fe元素形成Fe2B或FeB硬质相，又可与C元素形成B4C颗粒。B元素虽然能够显著提高合金硬度，但是同时又提高了合金的脆性，因此本发明一方便注重控制B元素含量，另一方面又通过诸多元素，例如V、Ti、Al等改善冲击韧性。
本发明以Cr、C、B元素为主体元素，该些元素与Fe元素反应得到各种硬质相，同时相互反应。另外通过添加其他元素改善合金的各项性能。
进一步地，所述真空泵转子通过如下工艺制成：
正火：将毛坯加热至800℃，保温2小时后空冷；
正火温度和保温时间根据材料的具体元素组分选取。若正火温度过高，Cr元素和Ni元素使得奥氏体形成，而铁素体随着奥氏体缓慢冷却却急速成长，从而降低淬透性。保温时间过长使得珠光体组织数量增多，甚至出现马氏体与贝氏体混合型组织结构，恶化毛坯的后续机加工性能。
渗碳淬火：所述渗碳淬火包括步骤：
升温至1200℃，而后保温10分钟；
在5.7％碳势下强渗100分钟；
在2.3％碳势下扩散100分钟；而后降温至1000℃；
在1.2％碳势下等温淬火90分钟；
以110℃/S的冷速快速油冷至室温。
回火：将工件加热至250℃保温120分钟，而后空冷。
热处理工艺是保证真空泵转子性能的重要参数，而渗碳淬火步骤又是热处理工艺中的核心步骤。
影响渗碳淬火性能的因素非常多，本申请中申请人经过大量实验才选取出符合上述合金钢材料的渗碳淬火的工艺参数。该些参数每变化一点均对最终结果有非常大的影响。例如若强渗温度为880℃或1300℃，则渗碳层表面与碳元素形成合金碳化物，降低渗层的淬透性、促使奥氏体增加。若强渗碳势增加至6％，或降低至2.5％，则使得渗层过共析和共析层比例过小；若扩散时间为80分钟或120分钟，以及扩散碳势变化则使得渗层过共析和共析层比例过大。再如若等温淬火碳势降低为0.7％，时间降低至60分钟，则使得合金钢表面参与奥氏体过多。若淬火温度提高，又使得表层马氏体粗大。又如，若油冷时间过快或者过慢，则可能使得工件出现变形或者心部硬度过低的情况发生。
因此，上述渗碳淬火步骤中各参数以及具体步骤的选取是结合了合金件具体元素后精确选取的参数。任意变化其中某个步骤中的某个参数点均会造成不良品。
与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：
1、转子本体两端面向内凹陷并且圆滑过渡使得机械润滑性能好，另外四个相互垂直的转子槽也使得转子在运行过程中受力均匀。
2、采用特定的材料与工艺使得本申请的真空泵转子无需对结构做非常大的改进即可实现使用寿命长、耐磨性好的有益效果。
附图说明
图1为本发明一实施例中真空转子的正视图；
图2为图1中A-A剖视图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
请参照图1、图2，本发明一较佳实施例中，真空泵转子，其包括圆柱状的转子本体100，所述转子本体顶面和底面向内凹陷形成凹陷部200；转子本体中部开设有轴孔300；所述转子本体上等间距开设有四个转子槽400，相邻的转子槽的中轴线相互垂直；所述转子槽包括由顶面向底面和侧面贯通延伸的条形槽410和与条形槽贯通的弧形槽420。
凹陷部外边沿与转子本体之间形成有圆弧过渡部110。
所述真空泵转子由如下重量百分比的材料制成：
C：0.06％-0.2％，Cr：0.03％-0.07％，Si：2.5％-7.8％，Mn：0.6％-1.2％，Mo：0.04％-0.07％，Ni：0.017％-0.02％，V：0.5％-1.0％，Ti：1.2％-1.5％，Cu：0.027％-0.1％，Al：0.01％-0.02％，B：0.4％-0.7％，余量为Fe。
表1：本发明实施例1-4转子的组成成分及其质量百分比
实施例1-实施例4均按照如下方式制成：
正火：将毛坯加热至800℃，保温2小时后空冷；
正火温度和保温时间根据材料的具体元素组分选取。若正火温度过高，Cr元素和Ni元素使得奥氏体形成，而铁素体随着奥氏体缓慢冷却却急速成长，从而降低淬透性。保温时间过长使得珠光体组织数量增多，甚至出现马氏体与贝氏体混合型组织结构，恶化毛坯的后续机加工性能。
渗碳淬火：所述渗碳淬火包括步骤：
升温至1200℃，而后保温10分钟；
在5.7％碳势下强渗100分钟；
在2.3％碳势下扩散100分钟；而后降温至1000℃；
在1.2％碳势下等温淬火90分钟；
以110℃/S的冷速快速油冷至室温。
回火：将工件加热至250℃保温120分钟，而后空冷。
采用实施例1-4中所述的元素质量百分比配比，采用不同的渗碳淬火工艺的对比例如下：
实施例1-4的测试结果如下表：
而对比例1-3的测试结果均为不合格。
综上所述，采用上述实施例1-4中的元素配比组分和工艺步骤制得的真空泵转子的硬度、抗拉强度和屈服强度均非常适合真空泵使用。而即使采用同样的元素配比，微调工艺步骤的渗碳参数后，也会造成不合格品。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种真空泵转子，其特征在于：包括圆柱状的转子本体，所述转子本体顶面和底面向内凹陷形成凹陷部；转子本体中部开设有轴孔；所述转子本体上等间距开设有四个转子槽，相邻的转子槽的中轴线相互垂直；所述转子槽包括由顶面向底面和侧面贯通延伸的条形槽和与条形槽贯通的弧形槽；
所述真空泵转子由如下重量百分比的材料制成：
C：0.06％-0.2％，Cr：0.03％-0.07％，Si：2.5％-7.8％，Mn：0.6％-1.2％，Mo：0.04％-0.07％，Ni：0.017％-0.02％，V：0.5％-1.0％，Ti：1.2％-1.5％，Cu：0.027％-0.1％，Al：0.01％-0.02％，B：0.4％-0.7％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的真空泵转子，其特征在于：所述凹陷部外边沿与转子本体之间形成有圆弧过渡部。
3.根据权利要求1所述的真空泵转子，其特征在于：所述真空泵转子通过如下工艺制成：
正火：将毛坯加热至800℃，保温2小时后空冷；
渗碳淬火：所述渗碳淬火包括步骤：
升温至1200℃，而后保温10分钟；
在5.7％碳势下强渗100分钟；
在2.3％碳势下扩散100分钟；而后降温至1000℃；
在1.2％碳势下等温淬火90分钟；
以110℃/S的冷速快速油冷至室温；
回火：将工件加热至250℃保温120分钟，而后空冷。
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