CN107604215A

CN107604215A - 一种静盘

Info

Publication number: CN107604215A
Application number: CN201710629176.7A
Authority: CN
Inventors: 华吉; 华胜
Original assignee: Ningbo Huayuan Jingte Metal Products Co ltd
Current assignee: Jianhua Construction Materials China Co Ltd
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2018-01-19
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: CN107604215B

Abstract

本发明涉及一种静盘，具体涉及一种用于涡旋式压缩机的静盘，属于合金材料技术领域。该静盘由铝合金材料制成，所述铝合金材料由如下质量百分比的成分组成：Si：6‑8％，Fe：0.10‑0.15％，Mg：0.5‑0.7％，Zr：0.01‑0.02％，Ti：0.01‑0.15％，B：0.03‑0.04％，La：0.02‑0.05％，余量为铝及不可避免的杂质。本发明的静盘采用的铝合金材料成分配置合理，同时采用了特定的制备方法，能使得到的静盘有更高的强度和更高的防蚀性。

Description

一种静盘

技术领域

本发明涉及一种静盘，具体涉及一种用于涡旋式压缩机的静盘，属于合金材料技术领域。

技术背景

涡旋压缩机是当今世界节能压缩机，由于它运行平稳、振动小、工作环境宁静，又被誉为“超静压缩机”。涡旋式压缩机结构新颖、精密，具有体积小、噪音低、重量轻、振动小、能耗小、寿命长、输气连续平稳、运行可靠、气源清洁等优点，被誉为“新革命压缩机”和“无需维修压缩机”。涡旋式压缩机是风动机械理想动力源，广泛应用于工业、农业、交通运输、医疗器械、食品装潢和防治等行业和其他需要压缩空气的场合。

涡旋式压缩机是由两个双函数方程型线的动、静涡盘相互咬合而成。在吸气、压缩、排气的工作过程中，静盘固定在机架上，动盘由偏心轴驱动并由防自转机构制约，围绕静盘基圆中心，作很小半径的平面转动。气体通过空气滤芯吸入静盘的外围，随着偏心轴的旋转，气体在动静盘噬合所组成的若干个月牙形压缩腔内被逐步压缩，然后由静盘中心部件的轴向孔连续派出。因此，静盘在涡旋式压缩机中有着举足轻重的地位。

由于在应用过程中，静盘需要受到极大的摩擦力、挤压力，导致静盘更换周期短、使用不持久、强度等都不足。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种材质可靠、强度高、耐用的静盘。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：一种静盘，所述静盘由铝合金材料制成，所述铝合金材料由如下质量百分比的成分组成：Si：6-8％，Fe：0.10-0.15％，Mg：0.5-0.7％，Zr：0.01-0.02％，Ti：0.01-0.15％，B：0.03-0.04％，La：0.02-0.05％，余量为铝及不可避免的杂质。

本发明中的静盘采用密度低、强度高、可塑性好的铝合金制得，能够保证该静盘在整体设计、结构性能上保持稳定。其中，在本发明静盘的铝合金材料中加入了金属元素。铝元素熔点很高，熔解速度很慢，加入这些金属能与铝制成中间合金，再以中间合金的形式把元素引入到铝熔体，这样就避免了为加快熔解速度而增加温度带来的能源浪费，同时可以避免由于某些元素氧化而带入杂质，并能使其在较低的熔炼温度下实现高的吸收率和稳定性，有利于提高铝合金铸锭的质量同时降低能耗和成本。本发明中添加的金属元素纯度为99％及以上，可将杂质的带入量降至最低。

另外，在本发明静盘的铝合金材料组成中添加了微量的Ti和B元素。Ti属于稀有金属，在地壳中的丰度占第七位。B约占地壳组成的0.001％，在自然界中的含量相当丰富。Ti元素和B元素能和Al形成Al-Ti-B中间合金，能成为结晶时的非自发合金，起细化铸造组织和焊缝组织的作用。在铝合金材料中加入微量的Ti和B元素，对合金有一定的强化作用，而且能改善合金韧性和刚性。

其次，本发明还添加了微量的Zr元素。Zr为灰白色有光泽的金属，不易生锈，是高熔点金属之一，一般被认为是稀有金属。Zr加入铝合金会形成细小弥散的Al₃Zr弥散相，抑制合金的再结晶和晶粒长大。此外A1₃Zr本身细小均匀，可以细化铸态组织，从而改善合金的焊接性能。因此将Zr添加到铝合金材料中，能对挤压变形后的合金的抗拉强度，屈服强度有显著的提高。本发明中添加的Zr元素含量为0.01-0.02％，在此范围内，能够有效提高铝合金材料的抗拉强度和屈服强度。

在本发明静盘铝合金材料中，还添加了微量的La元素。La在地壳中的含量为0.00183％，在稀土元素中含量仅次于铈。在铝合金材料中加入La，能提高铝合金的耐磨性。La对合金的晶粒起细化作用，能提高强度，使铝合金在高压条件下不易变形，减少因压皱而导致的磨损，并使合金的塑性改善，通过一定的塑性变形使合金的磨损很快被磨合起来，增加有效工作面积，从而提高铝合金的耐磨性。

再者，本发明静盘铝合金材料中大大提高了Mg的含量，本发明在铝合金组成成分基础上，提高了Mg元素的含量，能确保生成足够的Mg₅Al₈化合物沉淀，改善铝合金的抗蚀性和焊接性能。同时，Mg元素能促进Al-Ti-B中间合金对铝晶粒的细化作用，使合金材料得到提高。

另外，在上述静盘中，铝合金材料中Ti和B的重量份数之和为0.04-0.15％，且Ti和B质量比＜3时，在此范围内，Ti和B的复合添加能消除梯度层间界面，阻滞合金体积改变、减轻合金的晶间腐蚀，得到更好的晶粒细化效果和更高的硬度。

本发明的另一个目的在于提供一种上述静盘的制备方法，所述的方法包括如下步骤：将如上的铝合金材料进行熔炼，熔炼的同时加入引爆剂和增强剂，并用铁耙反复搅动使其完全熔化，得铝液；将铝液精炼后先冷却，再将冷却液倒入预热的模具中铸造成型得最终产品静盘。

本发明通过加入引爆剂和增强剂，不仅能够净化铝液，起到除渣的作用，还能减少铸造过程中大气孔和缩孔缩松等缺陷的产生，提高铝合金的质量和密实度，从而提高制得的静盘的力学性能。

在上述静盘的制备方法中，所述熔炼的温度为750-780℃：

在上述静盘的制备方法中，熔炼时加入的引爆剂的质量为铝合金材料的0.01-0.02％。如果引爆剂加入过多，则会导致爆破现象剧烈，容易使金属间作用加剧，则金属元素不能分布到铝液中，同时会产生金属元素的损失现象，因此本发明采用上述成分的引爆剂。

在上述静盘的制备方法中，熔炼时加入的引爆剂为未膨化的珍珠岩。珍珠岩的主要成分是SiO₂和Al₂O₃，珍珠岩的添加可以使得金属间发生轻微爆破，使其快速、均匀分布到铝液中，同时起到聚渣的作用，将铝液中的杂质带到熔液表面，方便除渣。

在上述静盘的制备方法中，所述增强剂为纳米Cu/Al₂O₃包覆粉末。随着包覆颗粒的掺杂，复合材料的金相组织的尺寸会变小，并且初生α相不断趋于圆整化，共晶硅相得到明显细化，晶粒平均粒径也减小，是典型的各向异性的球状组织，有利于提高材料的抗拉强度和延伸率等综合机械性能；增强颗粒弥散分布在铝基体中，在一定程度上阻碍了共晶硅的长大，避免了复合材料中粗大针状共晶硅的出现，有利于改善复合材料的性能。

所述增强剂在超声波辅助下加入到铝液中。包覆颗粒的掺杂以及超声波的作用，大幅度减少了铸造过程中大气孔和缩孔缩松等缺陷的产生，降低了铸件中缺陷的体积分数，提高了复合铸件的质量和密实度，使复合材料的屈服强度、抗拉强度和延伸率都得到显著的提升。

在上述静盘的制备方法中，所述增强剂的质量为铝合金质量的1.0-1.5％。增强剂加入过多，则会导致加入的包覆粒子不能完全分散于铝液中，则制得的铝合金会包含新的杂质，不利于制得的铝合金的力学性能，因此本发明采用上述含量的铝合金。

在上述静盘的制备方法中，所述铁耙的搅拌时间为25-35min。时间太短则搅拌不均匀，制成的静盘受力不均匀导致寿命减短；搅拌时间过长则浪费能源消耗，则成本会相应增加。

在上述静盘的制备方法中，所述精炼温度为780-820℃。

在上述静盘的制备方法中，精炼后冷却至690-710℃。

在上述静盘的制备方法中，模具预热的温度为150-230℃。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、在本发明的静盘铝合金材料中，添加了微量的B、Ti、La、Zr元素，能使得到的静盘具有更高的强度和抗蚀性，使其在使用过程中寿命更长，更换周期短。

2、在本发明的静盘制备方法中，加入了一定量的引爆剂，能有较好的聚渣作用，氧化皮及杂质可能聚集到铝液表面，便于除渣，有利于提高铝合金产品质量，便于使用操作，降低能耗和生产成本。

3、本发明的静盘铝合金材料成分配置合理，同时采用了特定的制备方法，能使得到的铝合金有更高的强度和更高的防蚀性。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，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。

一种静盘，其由两面构成：吸气面,具有吸气口，整体呈不规则状的啮合块，用于和机架配合安装；压缩腔面，压缩腔面外壁边沿有三个开口向外的凹槽，用于将静盘夹持在机架上，内侧有静旋片，呈内旋形状；内腔分为缓冲室、吸入室及静旋片的内旋中心的排气口，缓冲室为静旋片外边沿的一段与压缩腔面外壁之间的腔体，吸入室，气体通过吸气面的吸气口将气体吸入暂存，等待被压缩。该结构的好处在于气体从吸气口进入吸入室及缓冲室后，能用于和动盘相互啮合，气体封闭而且能随着动盘的偏心旋转，气体进行不断压缩，压缩后从排气口排出。缓冲室可以使得气体在吸入过程中气压保持相对稳定，此过程可以被连续不断的重复，保证排出的压缩空气质量稳定。

实施例1：

将如下质量百分比成分组成的铝合金材料在750℃熔炼，熔炼的同时加入铝合金质量的0.01％引爆剂和1.0％增强剂，并用铁耙反复搅动25min使其完全熔化，得铝液；其中铝合金材料的成分及其质量百分比：Si：6％，Fe：0.1％，Mg：0.5％，Zr：0.01％，Ti：0.01％，B：0.03％，La：0.02％，余量为铝及不可避免的杂质；再对所得的铝液进行精炼，精炼温度为780℃。精炼结束后冷却至690℃，同时将模具预热至150℃，将冷却液倒入模具中浇注成型得最终产品静盘。

实施例2：

将如下质量百分比成分组成的铝合金材料在753℃熔炼，熔炼的同时加入铝合金质量的0.011％引爆剂和1.1％增强剂，并用铁耙反复搅动26min使其完全熔化，得铝液；其中铝合金材料的成分及其质量百分比：Si：6.2％，Fe：0.105％，Mg：0.52％，Zr：0.011％，Ti：0.024％，B：0.031％，La：0.023％，余量为铝及不可避免的杂质；再对所得的铝液进行精炼，精炼温度为784℃。精炼结束后冷却至692℃，同时将模具预热至158℃，将冷却液倒入模具中浇注成型得最终产品静盘。

实施例3：

将如下质量百分比成分组成的铝合金材料在756℃熔炼，熔炼的同时加入铝合金质量的0.012％引爆剂和1.2％增强剂，并用铁耙反复搅动27min使其完全熔化，得铝液；其中铝合金材料的成分及其质量百分比：Si：6.4％，Fe：0.11％，Mg：0.54％，Zr：0.012％，Ti：0.038％，B：0.032％，La：0.026％，余量为铝及不可避免的杂质；再对所得的铝液进行精炼，精炼温度为788℃。精炼结束后冷却至694℃，同时将模具预热至166℃，将冷却液倒入模具中浇注成型得最终产品静盘。

实施例4：

将如下质量百分比成分组成的铝合金材料在759℃熔炼，熔炼的同时加入铝合金质量的0.013％引爆剂和1.3％增强剂，并用铁耙反复搅动28min使其完全熔化，得铝液；其中铝合金材料的成分及其质量百分比：Si：6.6％，Fe：0.115％，Mg：0.56％，Zr：0.013％，Ti：0.052％，B：0.033％，La：0.029％，余量为铝及不可避免的杂质；再对所得的铝液进行精炼，精炼温度为792℃。精炼结束后冷却至696℃，同时将模具预热至174℃，将冷却液倒入模具中浇注成型得最终产品静盘。

实施例5：

将如下质量百分比成分组成的铝合金材料在762℃熔炼，熔炼的同时加入铝合金质量的0.014％引爆剂和1.4％增强剂，并用铁耙反复搅动29min使其完全熔化，得铝液；其中铝合金材料的成分及其质量百分比：Si：6.8％，Fe：0.12％，Mg：0.58％，Zr：0.014％，Ti：0.066％，B：0.034％，La：0.032％，余量为铝及不可避免的杂质；再对所得的铝液进行精炼，精炼温度为796℃。精炼结束后冷却至698℃，同时将模具预热至182℃，将冷却液倒入模具中浇注成型得最终产品静盘。

实施例6：

将如下质量百分比成分组成的铝合金材料在765℃熔炼，熔炼的同时加入铝合金质量的0.015％引爆剂和1.5％增强剂，并用铁耙反复搅动30min使其完全熔化，得铝液；其中铝合金材料的成分及其质量百分比：Si：7％，Fe：0.125％，Mg：0.6％，Zr：0.015％，Ti：0.08％，B：0.035％，La：0.035％，余量为铝及不可避免的杂质；再对所得的铝液进行精炼，精炼温度为800℃。精炼结束后冷却至700℃，同时将模具预热至190℃，将冷却液倒入模具中浇注成型得最终产品静盘。

实施例7：

将如下质量百分比成分组成的铝合金材料在768℃熔炼，熔炼的同时加入铝合金质量的0.016％引爆剂和1.6％增强剂，并用铁耙反复搅动31min使其完全熔化，得铝液；其中铝合金材料的成分及其质量百分比：Si：7.2％，Fe：0.13％，Mg：0.62％，Zr：0.016％，Ti：0.094％，B：0.036％，La：0.038％，余量为铝及不可避免的杂质；再对所得的铝液进行精炼，精炼温度为804℃。精炼结束后冷却至702℃，同时将模具预热至198℃，将冷却液倒入模具中浇注成型得最终产品静盘。

实施例8：

将如下质量百分比成分组成的铝合金材料在771℃熔炼，熔炼的同时加入铝合金质量的0.017％引爆剂和1.7％增强剂，并用铁耙反复搅动32min使其完全熔化，得铝液；其中铝合金材料的成分及其质量百分比：Si：7.4％，Fe：0.135％，Mg：0.64％，Zr：0.017％，Ti：0.108％，B：0.037％，La：0.041％，余量为铝及不可避免的杂质；再对所得的铝液进行精炼，精炼温度为808℃。精炼结束后冷却至704℃，同时将模具预热至206℃，将冷却液倒入模具中浇注成型得最终产品静盘。

实施例9：

将如下质量百分比成分组成的铝合金材料在774℃熔炼，熔炼的同时加入铝合金质量的0.018％引爆剂和1.8％增强剂，并用铁耙反复搅动33min使其完全熔化，得铝液；其中铝合金材料的成分及其质量百分比：Si：7.6％，Fe：0.14％，Mg：0.66％，Zr：0.018％，Ti：0.122％，B：0.038％，La：0.044％，余量为铝及不可避免的杂质；再对所得的铝液进行精炼，精炼温度为812℃。精炼结束后冷却至706℃，同时将模具预热至214℃，将冷却液倒入模具中浇注成型得最终产品静盘。

实施例10：

将如下质量百分比成分组成的铝合金材料在780℃熔炼，熔炼的同时加入铝合金质量的0.02％引爆剂和2.0％增强剂，并用铁耙反复搅动35min使其完全熔化，得铝液；其中铝合金材料的成分及其质量百分比：Si：8％，Fe：0.15％，Mg：0.68％，Zr：0.02％，Ti：0.15％，B：0.04％，La：0.05％，余量为铝及不可避免的杂质；再对所得的铝液进行精炼，精炼温度为820℃。精炼结束后冷却至710℃，同时将模具预热至230℃，将冷却液倒入模具中浇注成型得最终产品静盘。

对比例1

选取市售纯铝材料采用如实施例1中所述的方法制成静盘，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对比例2

选取市售铝合金材料采用如实施例1中所述的方法制成静盘，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对比例3

与实施例1的区别仅在于，该对比例的铝合金材料中不含有Ti和B元素，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对比例4

与实施例1的区别仅在于，该对比例的铝合金材料中不含有La元素，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对比例5

与实施例1的区别仅在于，该对比例在制备静盘的过程中未添加引爆剂，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对比例6

与实施例1的区别仅在于，该对比例在制备静盘的过程中添加引爆剂的质量为铝合金质量的0.05％，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对比例7

与实施例1的区别仅在于，该对比例在制备静盘的过程中未添加增强剂，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对比例8

与实施例1的区别仅在于，该对比例在制备静盘的过程中添加增强剂的质量为铝合金质量的1.7％，其他与实施例1相同，此处不再累述。

对上述实施例1-10及对比例1-8进行力学性能测试，测试的结果如表1所示。

表1：实施例1-10及对比例1-8中静盘的性能测试

综上所述，本发明采用配伍合理的铝合金，添加了微量的B、Ti、La、Zr元素，同时限定了其在组分中的含量，能够使各元素通过协同作用，并通过熔炼，熔炼的同时添加引爆剂和增强剂，再经精炼、冷却、浇注工艺，使制得的静盘强度高，可塑性好，便于安装和拆卸，且结构稳定，成本低，使用寿命长。

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

1.一种静盘，其特征在于，所述静盘由铝合金材料制成，所述铝合金材料由如下质量百分比的成分组成：Si：6-8％，Fe：0.10-0.15％，Mg：0.5-0.7％，Zr：0.01-0.02％，Ti：0.01-0.15％，B：0.03-0.04％，La：0.02-0.05％，余量为铝及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种静盘，其特征在于，所述铝合金材料中Ti和B的重量份数之和为0.04-0.15％，且Ti和B质量比＜3。

3.一种静盘的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：将如权利要求书1所述的铝合金材料进行熔炼，熔炼的同时加入引爆剂和增强剂，并用铁耙反复搅动使其完全熔化，得铝液；将铝液精炼后先冷却，再将冷却液倒入预热的模具中铸造成型得最终产品静盘。

4.根据权利要求3所述的一种静盘的制备方法，其特征在于，所述熔炼的温度为750-780℃。

5.根据权利要求3所述的一种静盘的制备方法，其特征在于，熔炼时加入的引爆剂的质量为铝合金材料的0.01-0.02％。

6.根据权利要求3或5所述的一种静盘的制备方法，其特征在于，所述引爆剂为未膨化的珍珠岩。

7.根据权利要求3所述的一种静盘的制备方法，其特征在于，所述增强剂为纳米Cu/Al₂O₃包覆粉末。

8.根据权利要求7所述的一种静盘的制备方法，其特征在于，所述增强剂在超声波辅助下加入到铝液中。

9.根据权利要求7或8所述的一种静盘的制备方法，其特征在于，所述增强剂的质量为铝合金质量的1.0-1.5％。