CN107781138A - 一种用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞及其加工工艺，活塞的销孔两侧为由圆弧倒角和斜度倒角组成的双倒角结构，有效解决了压缩机活塞销孔两侧毛刺问题，避免活塞、缸孔表面拉毛质量问题，提高压缩机工作效率；活塞主体采用冷挤压成型，制造成本低，同时应用可控离子渗入技术(PIP)，在活塞表面形成由金属元素的氧化物、溶入氧的化合物晶格、金属元素的氮碳化合物以及氮在铁中的固溶体组成的可控的多层复合渗层，从而使活塞整体内外同时形成防腐耐磨层，解决活塞零件长期运行的表面磨损问题，特别是活塞零件小型化后该问题更突出。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机活塞加工领域，特别涉及一种用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞及其加工工艺。
背景技术
往复式制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏。世界各国制冷行业无不在制冷压缩机的研究上投入了大量的精力，新的研究方向和研究成本不断出现，压缩机的技术和能效比性能水平日新月异。近几年，工艺制造装备的水平不断提升，压缩机零件的加工精度也不断在提高，活塞与气缸孔的配合间隙不断减小，有减小压缩机的泄漏损失、排油等问题，提高压缩机的工作效率，进而对压缩机的使用寿命延长非常有利；因运动副配合间隙小，压缩机对零件磕碰、毛刺问题非常敏感，解决好零件磕碰、毛刺问题也是提升压缩机效率和稳定产品质量的有效途径；同时，随着压缩机节材、小型化设计，现有的粉末冶金材料活塞表面极易出现磨损现象，导致压缩机的使用寿命缩短，压缩机长期使用后制冷效果不稳定，甚至磨损泄漏引起制冷效率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞及其加工工艺，有效解决了压缩机活塞销孔两侧毛刺问题，避免活塞、缸孔表面拉毛质量问题，提高压缩机工作效率，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞，所述活塞的销孔两侧为由圆弧倒角和斜度倒角组成的双倒角结构，斜度倒角位于圆弧倒角内侧。
优选的，所述圆弧倒角的直径为15-28mm；斜度倒角的斜度角为20-45°。
优选的，所述斜度倒角的内边部相对于活塞外侧壁的距离为1-2mm。
一种加工用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞的制作工艺，包括以下步骤：
1)采用低碳合金钢挤压成型，形成活塞主体；
2)加工销孔时，先用圆弧铣刀铣削出圆弧倒角；
3)继续加工销孔，采用复合钻加工出所述的斜度倒角；
4)通过可控离子渗透技术在在活塞外表面和内表面形成多层复合离子渗透层。
优选的，所述形成多层复合离子渗透层的工艺，
A)将工件浸泡在脱脂槽2-10分钟除油除锈干净；
B)然后水洗刷净处理；
C)再浸泡在合金催化液里15-20分钟，形成表面氧化合金层；
D)水洗后，自然风干；
E)进行离子活化渗透处理。
优选的，所述离子活化渗透处理包括以下步骤，
a)加热，将工件加热升温320-350℃，保温0.5-1小时；
b)离子渗入，离子渗入炉加热升温至450℃，将金属氮碳化合物完全溶解，放入工件，在480-520℃的状态下，保温2-2.5小时；
d)离子氧化，离子氧化炉加热升温至380℃，将金属氧化物，完全溶解，放入工件，在400-410℃的状态下保温0.5-1小时；
e)离子钝化，将工件放入离子钝化炉中，在120℃状态下保温0.5-1小时。
优选的，所述金属氮碳化合物为碳酸钾、碳酸锂或碳酸硅中的一种或三者的混合物；所述金属氧化物为氧化硅、氧化钾或氧化锂中的一种或三者的混合物。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明结构的活塞，其销孔的两侧采用圆弧倒角和所述的斜度倒角组合的双倒角结构，有效解决活塞销孔处易产生毛刺高于活塞外圆表面而导致拉伤配合副缸体内表面问题，导致压缩机工作效率低下，使用寿命下降。
活塞主体采用冷挤压成型，制造成本低，同时应用可控离子渗入技术(PIP)，在活塞表面形成由金属元素的氧化物、溶入氧的化合物晶格、金属元素的氮碳化合物以及氮在铁中的固溶体组成的可控的多层复合渗层，从而使活塞整体内外同时形成防腐耐磨层，解决活塞零件长期运行的表面磨损问题，特别是活塞零件小型化后该问题更突出。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1所示A-A剖面的结构示意图；
图3是双倒角结构的示意图。
其中，1-销孔、2-圆弧倒角、3--斜度倒角、4-活塞。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
图1-图3出示本发明的具体实施方式：一种用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞，所述活塞的销孔两侧为由圆弧倒角和斜度倒角组成的双倒角结构，斜度倒角位于圆弧倒角内侧。
圆弧倒角的直径为15-28mm；斜度倒角的斜度角为20-45°；斜度倒角的内边部相对于活塞外侧壁的距离为1-2mm。
一种加工用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞的制作工艺，包括以下步骤：
1)采用低碳合金钢挤压成型，形成活塞主体；
2)加工销孔时，先用圆弧铣刀铣削出圆弧倒角；
3)继续加工销孔，采用复合钻加工出所述的斜度倒角；
4)在活塞外表面和内表面形成由金属元素的氧化物、溶入氧的化合物晶格、金属元素的氮碳化合物以及氮在铁中的固溶体组成的可控的多层复合渗层。
实施例1
形成多层复合离子渗透层的工艺，
A)将工件浸泡在脱脂槽3分钟除油除锈干净；
B)然后水洗刷净处理；
C)再浸泡在合金催化液里15分钟，形成表面氧化合金层；
D)水洗后，自然风干；
E)进行离子活化渗透处理。
所述离子活化渗透处理包括以下步骤，
a)加热，将工件加热升温320℃，保温1小时；
b)离子渗入，离子渗入炉加热升温至450℃，将金属氮碳化合物完全溶解，放入工件，在480℃的状态下，保温2.5小时；
d)离子氧化，离子氧化炉加热升温至380℃，将金属氧化物，完全溶解，放入工件，在410℃的状态下保温1小时；
e)离子钝化，将工件放入离子钝化炉中，在120℃状态下保温0.5-1小时。
所述金属氮碳化合物为碳酸钾，所述金属氧化物为氧化硅。
实施例2
形成多层复合离子渗透层的工艺，
A)将工件浸泡在脱脂槽10分钟除油除锈干净；
B)然后水洗刷净处理；
C)再浸泡在合金催化液里20分钟，形成表面氧化合金层；
D)水洗后，自然风干；
E)进行离子活化渗透处理。
所述离子活化渗透处理包括以下步骤，
a)加热，将工件加热升温350℃，保温0.5小时；
b)离子渗入，离子渗入炉加热升温至450℃，将金属氮碳化合物完全溶解，放入工件，在520℃的状态下，保温2小时；
d)离子氧化，离子氧化炉加热升温至380℃，将金属氧化物，完全溶解，放入工件，在410℃的状态下保温0.5小时；
e)离子钝化，将工件放入离子钝化炉中，在120℃状态下保温0.5小时。
所述金属氮碳化合物为酸锂，所述金属氧化物为氧化钾。
实施例3
形成多层复合离子渗透层的工艺，
A)将工件浸泡在脱脂槽6分钟除油除锈干净；
B)然后水洗刷净处理；
C)再浸泡在合金催化液里18分钟，形成表面氧化合金层；
D)水洗后，自然风干；
E)进行离子活化渗透处理。
所述离子活化渗透处理包括以下步骤，
a)加热，将工件加热升温335℃，保温0.8小时；
b)离子渗入，离子渗入炉加热升温至450℃，将金属氮碳化合物完全溶解，放入工件，在500℃的状态下，保温2.3小时；
d)离子氧化，离子氧化炉加热升温至380℃，将金属氧化物，完全溶解，放入工件，在405℃的状态下保温0.8小时；
e)离子钝化，将工件放入离子钝化炉中，在120℃状态下保温0.8小时。
所述金属氮碳化合物为碳酸硅，所述金属氧化物为氧化锂。
实施例4
相对于实施例1，所述金属氮碳化合物为碳酸钾、碳酸锂或碳酸硅三者的混合物，其中碳酸钾为30％、碳酸锂为30％、碳酸硅为40％；所述金属氧化物为氧化硅、氧化钾或氧化锂三者的混合物，其中氧化硅为20％、氧化钾为60％、氧化锂为20％。
实施例5
相对于实施例2，所述金属氮碳化合物为碳酸钾、碳酸锂或碳酸硅三者的混合物，其中碳酸钾为20％、碳酸锂为35％、碳酸硅为45％；所述金属氧化物为氧化硅、氧化钾或氧化锂三者的混合物，其中氧化硅为40％、氧化钾为30％、氧化锂为30％。
实施例6
相对于实施例3，所述金属氮碳化合物为碳酸钾、碳酸锂或碳酸硅三者的混合物，其中碳酸钾为30％、碳酸锂为50％、碳酸硅为20％；所述金属氧化物为氧化硅、氧化钾或氧化锂三者的混合物，其中氧化硅为30％、氧化钾为35％、氧化锂为35％。
双倒角结构有效解决了压缩机活塞销孔两侧毛刺问题，避免活塞、缸孔表面拉毛质量问题，提高压缩机工作效率；
高强度，采用低碳合金钢成形(密度到7.6g/cm3)，零件表面更加致密。目前粉末冶金的密度6.9g/cm3是最好的；冷挤压的零件的机体强度比非粉末冶金的提高70％；同时有效避免目前粉末冶金材料中孔隙析出油污质量问题。
成本低，成熟的冷挤压技术，一次成形，无须烧结，机械加工更加快捷；
然后精加工后应用PIP可控离子渗入技术处理，增加表面硬度和耐磨度，对相接触摩擦的零件有一定的亲和作用，减少相互间的磨损，另外有少量的氮原子渗入增加了表面硬度，降低摩擦系数20％，提高压缩机的工作效率，同时活塞表面具有更高的耐腐蚀性能，最终能有效提高的压缩机的可靠性和使用寿命。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞，其特征在于，所述活塞的销孔两侧为由圆弧倒角和斜度倒角组成的双倒角结构，斜度倒角位于圆弧倒角内侧。
2.根据权利要求1所述的用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞，其特征在于，所述圆弧倒角的直径为15-28mm；斜度倒角的斜度角为20-45°。
3.根据权利要求1所述的用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞，其特征在于，所述斜度倒角的内边部相对于活塞外侧壁的距离为1-2mm。
4.一种用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)采用低碳合金钢挤压成型，形成活塞主体；
2)加工销孔时，先用圆弧铣刀铣削出圆弧倒角；
3)继续加工销孔，采用复合钻加工出所述的斜度倒角；
4)通过可控离子渗透技术在在活塞外表面和内表面形成多层复合离子渗透层。
5.根据权利要求4所述的用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞的制作工艺，其特征在于，所述形成多层复合离子渗透层的工艺，
A)将工件浸泡在脱脂槽2-10分钟除油除锈干净；
B)然后水洗刷净处理；
C)再浸泡在合金催化液里15-20分钟，形成表面氧化合金层；
D)水洗后，自然风干；
E)进行离子活化渗透处理。
6.根据权利要求5所述的用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞的制作工艺，其特征在于，所述离子活化渗透处理包括以下步骤，
a)加热，将工件加热升温320-350℃，保温0.5-1小时；
b)离子渗入，离子渗入炉加热升温至450℃，将金属氮碳化合物完全溶解，放入工件，在480-520的状态下，保温2-2.5小时；
d)离子氧化，离子氧化炉加热升温至380℃，将金属氧化物，完全溶解，放入工件，在400-410的状态下保温0.5-1小时；
e)离子钝化，将工件放入离子钝化炉中，在120℃状态下保温0.5-1小时。
7.根据权利要求6所述的用于冰箱往复式制冷压缩机的活塞的制作工艺，其特征在于，所述金属氮碳化合物为碳酸钾、碳酸锂或碳酸硅中的一种或三者的混合物；所述金属氧化物为氧化硅、氧化钾或氧化锂中的一种或三者的混合物。
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