CN105234641B - 高锰钢平衡块制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高锰钢平衡块制造方法，属于作业技术领域。它解决了现有的高锰钢平衡块制造成本高的问题。本高锰钢平衡块制造方法是按以下顺序步骤进行的：首先铸造成型与高锰钢平衡块形状相对应的高锰钢平衡块坯件；接着冷挤压精整成型与高锰钢平衡块形状相同的高锰钢平衡块半成品；最后对高锰钢平衡块半成品的孔进行补充机械加工得到高锰钢平衡块成品。本高锰钢平衡块制造方法具有降低能和耗降低成本的优点。

Description

高锰钢平衡块制造方法

技术领域

本发明属于作业技术领域，涉及一种平衡块制造，特别是一种高锰钢平衡块制造方法。

背景技术

空调压缩机大部分采用旋转活塞式压缩机，均利用带偏心轴的曲轴带动活塞在汽缸内旋转。利用叶片端部的圆弧面与活塞表面接触，将气缸分成二个区域，进行吸气—压缩—排气。电机转子带动曲轴旋转时，由于曲轴存在的偏心，运转时会产生不平衡，使压缩机产生振动和噪音。为减少压缩机的振动与噪音，通常都在压缩机转子的两端各安装一块平衡块，以平衡和消减由于曲轴偏心轴在运转时产生的不平衡。

为了提高动平衡的效果，平衡块大都采用比重比较大对电磁感应比较不敏感的材料制作。黄铜是优选材料之一；随着国际铜价的不断攀升，为了降低成本，人们采用低磁或无磁的高锰钢替代黄铜。

为此，人们提出了多种高锰钢平衡块制造方法。如中国专利文献记载的一种压缩机用无磁合金平衡块(授权公告号：CN10037833C)，其加工工序是按以下顺序进行的：先铸造、再固熔热处理、接着表面喷砂、最后机械加工。又如申请人申请的一种空调压缩机平衡块制作方法(授权公告号：CN102248373B)，其加工工序是按以下顺序进行的：先下坯料、再预压成型、接着软化和润滑处理、然后精压成型、最后机加工。上述两种制造方法虽然均能制造出所需的高锰钢平衡块，但申请人和客户均希望能进一步降低高锰钢平衡块制造成本，以提高压缩机的市场竞争力。

发明内容

本发明提出了一种高锰钢平衡块制造方法，本发明要解决的技术问题是如何降低高锰钢平衡块制造成本。

本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：本高锰钢平衡块制造方法是按以下顺序步骤进行的：首先，铸造成型与高锰钢平衡块形状相对应的高锰钢平衡块坯件；高锰钢平衡块坯件体积仅略大于高锰钢平衡块体积，高锰钢平衡块坯件高度为高锰钢平衡块高度的102％～110％，高锰钢平衡块坯件中具有与高锰钢平衡块中通孔相对应的坯孔；

接着，冷挤压精整成型与高锰钢平衡块形状相同的高锰钢平衡块半成品；

最后，对高锰钢平衡块半成品的孔进行补充机械加工得到高锰钢平衡块成品。

本高锰钢平衡块制造方法采用铸造成型坯件和采用冷挤压精整成型。发明人通过试验证实本发明与现有压缩机用无磁合金平衡块(授权公告号：CN10037833C)加工技术相比，冷挤压精整成型所需模具和机床成本明显地小于机械加工成型所需刀具和机床成本，冷挤压精整成型效率明显大于机械加工成型效率，能耗降低15％以上，综合成本降低15％以上。

发明人通过试验证实本发明与现有空调压缩机平衡块制作方法(授权公告号：CN102248373B)相比，铸造成型坯件所需周期为冷挤压成型过程品所需周期的70％以下，能耗降低15％以上，综合成本降低15％以上。

附图说明

图1是实施例一中高锰钢平衡块的立体结构示意图。

图2是实施例一中高锰钢平衡块的剖视结构示意图。

图3是实施例一中高锰钢平衡块坯件的立体结构示意图。

图4是实施例一中高锰钢平衡块坯件的剖视结构示意图。

图5是实施例一中高锰钢平衡块半成品的立体结构示意图。

图6是实施例一中高锰钢平衡块半成品的剖视结构示意图。

图7是实施例二中高锰钢平衡块的立体结构示意图。

图8是实施例二中高锰钢平衡块的剖视结构示意图。

图9是实施例二中高锰钢平衡块坯件的立体结构示意图。

图10是实施例二中高锰钢平衡块坯件的剖视结构示意图。

图11是实施例二中高锰钢平衡块半成品的立体结构示意图。

图12是实施例二中高锰钢平衡块半成品的剖视结构示意图。

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。

实施例一

如图1和图2所示，高锰钢平衡块呈圆弧形，截面大致呈长方形，两端均具有一个台阶状通孔，通孔的棱角处具有倒角。

本高锰钢平衡块制造方法是按铸造成型坯件、冷挤压精整成型为半成品以及补充机械加工顺序步骤进行。

铸造成型坯件采用覆膜砂铸造成型高锰钢平衡块坯件。具体来说，根据高锰钢平衡块的形状、尺寸和精度以及冷挤压精整成型工序要则设计出高锰钢平衡块坯件。冷挤压精整成型工序要则为半成品加工至成品需补充机械加工区域控制变形量在5％以下；该变形量既选择较小数值，尽可能地降低冷挤压精整成型中硬化程度和硬化深度，进而减少补充机械加工中刀具的磨损和损耗；又符合覆膜砂铸造精度要求。

根据设计出的高锰钢平衡块坯件制作覆膜砂铸造成型所需的覆膜砂模具。覆膜砂模具内具有多个坯件成型腔，坯件成型腔数量一般为40～65个。向覆膜砂模具内注入高锰钢熔液并冷却成型；再通过拆模、清理抛丸和切边处理后得到多个高锰钢平衡块坯件，如图3和图4所示。

采用覆膜砂铸造成型的高锰钢平衡块坯件具有精度符合设计要求，换言之高锰钢平衡块坯件合格率在99％以上。采用旧砂再生装置处理覆膜砂的旧砂能将再生率控制在80～85％，具有减少资源消耗的优点。

采用覆膜砂铸造成型的高锰钢平衡块坯件可直接铸造出通孔；换言之，高锰钢平衡块坯件中具有与高锰钢平衡块中通孔相对应的坯孔。高锰钢平衡块坯件与高锰钢平衡块形状相对应。具体来说，高锰钢平衡块坯件也呈圆弧形，截面大致也呈长方形，两端均具有一个坯孔；不同的地方在于，高锰钢平衡块坯件高度H2为高锰钢平衡块高度H1的102％～105％；高锰钢平衡块坯件截面宽度W2略小于高锰钢平衡块截面宽度W1；高锰钢平衡块坯件体积仅略大于高锰钢平衡块体积。

冷挤压精整成型包括软化处理、磷化皂化处理和冷挤压。具体来说，软化处理为将高锰钢平衡块坯件加热至250～350℃，保温2～4小时。与现有技术相比，本发明中软化处理加热温度显著降低，但仍能保证软化程度适合后续的冷挤压工序要求，因而有效地降低了能耗。

在软化处理后依次进行磷化皂化处理和通过测量尺寸或重量进行分组。该高锰钢平衡块重量要求为32±1.5g，作为优选采用重量分组，那么可将32g以下的高锰钢平衡块坯件分为一组，32g以上的高锰钢平衡块坯件分为一组。

冷挤压模具也进行分组设计，其分组数量与高锰钢平衡块坯件分组数量相同，换言之冷挤压模具根据分组重量设计，保证冷挤压模具适合加工高锰钢平衡块坯件重量与分组重量是一一对应的。将经过磷化皂化处理的高锰钢平衡块坯件放入对应的冷挤压模具内进行冷挤压。冷挤压成型得到与高锰钢平衡块形状相同的高锰钢平衡块半成品，如图5和图6所示。高锰钢平衡块半成品与高锰钢平衡块相比不同的地方仅在于：高锰钢平衡块半成品中通孔为直孔以及缺少倒角。

补充机械加工为对高锰钢平衡块半成品进行扩孔和倒角，进而得到高锰钢平衡块成品。与现有技术相比，本发明仅对孔进行补充机械加工，因而补充机械加工量显著降低以及补充机械加工中所有工序适合快速且连续加工，即在零件还未完全硬化时便进行后续加工，减少刀具磨损，提高生产效率和降低生产成本。同时在设计时可保证高锰钢平衡块半成品中孔径余量大于硬化层深度，进而减少补充机械加工中刀具的磨损和损耗。

实施例二

如图7和图8所示，高锰钢平衡块呈圆弧形，中部具有凸台，截面大致呈长方形，两端均具有一个直通孔，直通孔的棱角处具有倒角。

本高锰钢平衡块制造方法是按铸造成型坯件、冷挤压精整成型为半成品以及补充机械加工顺序步骤进行。

铸造成型坯件采用覆膜砂铸造成型高锰钢平衡块坯件。具体来说，根据高锰钢平衡块的形状、尺寸和精度以及冷挤压精整成型工序要则设计出高锰钢平衡块坯件。冷挤压精整成型工序要则为半成品加工至成品需补充机械加工区域控制变形量在5％以下；半成品加工至成品无需补充机械加工区域控制变形量在10％以下。补充机械加工区域变形量既选择较小数值，尽可能地降低冷挤压精整成型中硬化程度和硬化深度，进而减少补充机械加工中刀具的磨损和损耗；又符合覆膜砂铸造精度要求。无需补充机械加工区域控制变形量相对需补充机械加工区域控制变形量较大，具有降低覆膜砂模具制造要求，进而降低制造成本的优点。

根据设计出的高锰钢平衡块坯件制作覆膜砂铸造成型所需的覆膜砂模具。覆膜砂模具内具有多个坯件成型腔，坯件成型腔数量一般为40～65个。向覆膜砂模具内注入高锰钢熔液并冷却成型；再通过拆模、清理抛丸和切边处理后得到多个高锰钢平衡块坯件，如图9和图10所示。

采用覆膜砂铸造成型的高锰钢平衡块坯件精度符合设计要求，换言之高锰钢平衡块坯件合格率在99％以上。采用旧砂再生装置处理覆膜砂的旧砂能将再生率控制在80～85％，具有减少资源消耗的优点。

采用覆膜砂铸造成型的高锰钢平衡块坯件可直接铸造出通孔；换言之，高锰钢平衡块坯件中具有与高锰钢平衡块中通孔相对应的坯孔。高锰钢平衡块坯件与高锰钢平衡块形状相对应；具体来说，高锰钢平衡块坯件也呈圆弧形，中部也具有凸台，截面大致也呈长方形，两端均具有一个坯孔；不同的地方在于：高锰钢平衡块坯件两端部高度H5为高锰钢平衡块两端部高度H3的102％～105％，换言之，高锰钢平衡块坯件两端部为半成品加工至成品需补充机械加工区域；高锰钢平衡块坯件总高度H6为高锰钢平衡块高度H4的105％～110％，换言之，高锰钢平衡块坯件中部为半成品加工至成品无需补充机械加工区域；高锰钢平衡块坯件截面宽度W4略小于高锰钢平衡块成品截面宽度W3；高锰钢平衡块坯件体积仅略大于高锰钢平衡块体积。

冷挤压精整成型包括软化处理、磷化皂化处理和冷挤压。具体来说，软化处理为将高锰钢平衡块坯件加热至250～350℃，保温2～4小时。与现有技术相比，本发明中软化处理加热温度显著降低，但仍能保证软化程度适合后续的冷挤压工序要求，因而有效地降低了能耗。

在软化处理后依次进行磷化皂化处理和通过测量尺寸或重量进行分组。该高锰钢平衡块重量要求为82±2g，作为优选采用重量分组，那么可将81g以下的高锰钢平衡块坯件分为一组，81g～83g的高锰钢平衡块坯件分为一组，83g以上的高锰钢平衡块坯件分为一组。

冷挤压模具也进行分组设计，其分组数量与高锰钢平衡块坯件分组数量相同，换言之冷挤压模具根据分组重量设计，保证冷挤压模具适合加工高锰钢平衡块坯件重量与分组重量是一一对应的。将经过磷化皂化处理的高锰钢平衡块坯件放入对应的冷挤压模具内进行冷挤压。冷挤压成型得到与高锰钢平衡块形状相同的高锰钢平衡块半成品，如图11和图12所示。高锰钢平衡块半成品与高锰钢平衡块相比不同的地方仅在于：高锰钢平衡块半成品中通孔的孔径略小于高锰钢平衡块中通孔孔径，以及高锰钢平衡块半成品中通孔棱角处缺少倒角。

补充机械加工为对高锰钢平衡块半成品进行扩孔和倒角，进而得到高锰钢平衡块成品。与现有技术相比，本发明仅对孔进行补充机械加工，因而补充机械加工量显著降低以及补充机械加工中所有工序适合快速且连续加工，即在零件还未完全硬化时便进行后续加工，减少刀具磨损，提高生产效率和降低生产成本。同时在设计时可保证高锰钢平衡块半成品中孔径余量大于硬化层深度，进而减少补充机械加工中刀具的磨损和损耗。

Claims (6)

1.一种高锰钢平衡块制造方法，其特征在于，本高锰钢平衡块制造方法是按以下顺序步骤进行的：

首先，铸造成型坯件：覆膜砂模具具有多个坯件成型腔，先向覆膜砂模具内注入高锰钢熔液并冷却成型；再通过拆模、清理抛丸和切边处理后得到高锰钢平衡块坯件；覆膜砂模具的坯件成型腔形状与高锰钢平衡块成品形状相对应使高锰钢平衡块坯件与高锰钢平衡块成品形状相对应；高锰钢平衡块坯件体积仅略大于高锰钢平衡块成品体积，高锰钢平衡块坯件高度为高锰钢平衡块成品高度的102％～110％，高锰钢平衡块坯件中具有与高锰钢平衡块成品中通孔相对应的坯孔；

接着，冷挤压精整成型：对高锰钢平衡块坯件依次进行软化处理、磷化皂化处理和将高锰钢平衡块坯件放入冷挤压模具内进行冷挤压使高锰钢平衡块坯件的高度下降，制得高锰钢平衡块半成品；高锰钢平衡块半成品中孔与高锰钢平衡块成品中孔不同，其余部位高锰钢平衡块半成品与高锰钢平衡块成品形状相同；

最后，补充机加工：对高锰钢平衡块半成品的孔进行补充机械加工得到高锰钢平衡块成品。

2.根据权利要求1所述的高锰钢平衡块制造方法，其特征在于，所述高锰钢平衡块坯件与高锰钢平衡块成品形状相对应为：高锰钢平衡块呈圆弧形，截面大致呈长方形，两端均具有一个台阶状通孔；高锰钢平衡块坯件也呈圆弧形，截面大致也呈长方形，两端均具有一个坯孔。

3.根据权利要求1所述的高锰钢平衡块制造方法，其特征在于，所述高锰钢平衡块坯件与高锰钢平衡块成品形状相对应为：高锰钢平衡块呈圆弧形，中部具有凸台，截面大致呈长方形，两端均具有一个直通孔；高锰钢平衡块坯件也呈圆弧形，中部也具有凸台，截面大致也呈长方形，两端均具有一个坯孔。

4.根据权利要求1所述的高锰钢平衡块制造方法，其特征在于，所述软化处理为将高锰钢平衡块坯件加热至250～350℃，保温2～4小时。

5.根据权利要求1所述的高锰钢平衡块制造方法，其特征在于，在磷化皂化处理之后，在冷挤压之前通过测量尺寸或重量进行分组；冷挤压步骤中采用的冷挤压模具根据分组参数进行分组设计，冷挤压模具适合加工高锰钢平衡块坯件参数与分组参数是一一对应的。

6.根据权利要求1或2或3所述的高锰钢平衡块制造方法，其特征在于，所述补充机械加工为对高锰钢平衡块半成品进行扩孔和倒角加工。