CN107794418A - 一种压缩机连杆 - Google Patents

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黄先州
葛勤贵
袁正发
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Abstract

本发明提供本发明提供了一种压缩机连杆，涉及粉末冶金领域，它包括以下按重量份称量的原料：硅1‑1.6wt％、铜0‑4wt％、镁0.8‑2.0wt％、铁0.1‑0.3％、锡0‑2.1wt％、磁石粉1‑1.6wt％、氮化镁1‑2wt％、碳粉0.8‑0.2wt％、二氧化钛0.1‑0.7wt％、钛粉0.5‑0.8、氮化钽1‑2wt％、铌粉0.03‑0.05wt％，Al为余量；本发明提供了一种压缩机连杆，提供了一种材料利用率高，生产成本低，适合于大批量生产的压缩机用铝合金连杆的制备方法，连杆的材质组分配比科学合理，制备工艺简单，具有加工量少、材料利用高的特点，降低了生产成本，提高生产效率，制得的连杆比强度高，耐磨性能良好，有利于优化压缩机设计，提高压缩机效率。

Description

一种压缩机连杆
技术领域
本发明涉及粉末冶金领域，具体涉及一种压缩机连杆。
背景技术
连杆在压缩机中的作用是将曲轴和活塞连接起来并进行力的传接，将曲轴的圆周运动转变为活塞的直线往复运动。连杆的主要生产方法为锻造、粉末冶金、铸造，力学性能以锻造最高，铸造最低，粉末冶金方法居中。相比锻造和铸造，粉末冶金具有机加工少，尺寸精度高，组织均匀，偏析和夹杂少、生产效率高等优点，目前粉末冶金连杆以铁基材料为主。与铝基材料相比，铁基材料力学性能较高，能够在较高的负载下工作，但难于生产出密度均匀、致密度高(>90％理论密度)的零件，且铁的导热性相对较差，机加工过程中必须使用冷却液。在表面封孔处理不彻底的情况下，冷却液会渗入到连杆基体中，在使用过程中又逐步溢出。溢出的冷却液老化后会造成零件匹配或润滑异常，导致压缩机运行不正常，如噪声增大，压力不正常等情况，甚至直接停机。采用铝合金连杆则能够避免以上问题，首先铝基材料具有较好的压制性能，较低压力下成型密度就可以达到理论密度的95％(含润滑剂)以上，且铝合金通常会有一定的烧结收缩，因此烧结后致密度可≥97％，此时孔隙球化，形成闭孔，密封性能良好。铝的导热性能良好，仅次于铜、银，比铁高一个数量级，因此在机加工过程中可采用吹气冷却，不需要加入冷却液，彻底避免冷却液渗入的问题。利用铝合金热导率高的优点，在设计连杆的时候也可简化设计。铝的密度是铁的0.34倍，因此采用铝合金连杆可以极大地降低压缩机工作时的功耗，提高能量利用率。
除以上所述优点外，粉末冶金铝合金与传统铸造和压铸铝合金相比，表面与内部缺陷少，组织均匀，晶粒细小，因为铸件存在一些固有缺陷，比如：在浇铸时，熔液前端的温度太低，相叠时产出痕迹(冷纹)；容易产生气孔、缩孔等缺陷，显微组织不均匀，表面晶粒较细，心部晶粒粗大，严重影响零件的力学性能；大多数压铸铝合金不可热处理，所以强度不高，但烧结铝合金可以通过热处理(T6)，显著提高材料的强度和硬度。因此，粉末冶金铝合金特别适合于服役条件要求更高的领域。采用粉末冶金方法制造铝合金连杆是一种简单、高效、节能、环保的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种压缩机连杆，工艺简单、材料利用率高、成本低。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种压缩机连杆，它包括以下按重量份称量的原料：硅1-1.6wt％、铜0-4wt％、镁0.8-2.0wt％、铁0.1-0.3％、锡0-2.1wt％、磁石粉1-1.6wt％、氮化镁1-2wt％、碳粉0.8-0.2wt％、二氧化钛0.1-0.7wt％、钛粉0.5-0.8、氮化钽1-2wt％、铌粉0.03-0.05wt％，Al为余量。
优选地，所述压缩机连杆的制造方法为：
(1)将铁、磁石粉、铜、镁、铌粉、锡在80-100℃下混合搅拌均匀60-80min，并加入0.8-2.0％的润滑剂进行混料，
(2)然后加热至60-130℃，再加入氮化镁、碳粉、二氧化钛粉，冷却至100-120℃后装入模具，压制成坯，然后自然冷却至室温，压制的压力为100-200MPa，压制压强为150-600MPa，成形密度为2.30-2.60g/cm3；
(3)将生坯快速加热至450-520℃，保温1-2h进行脱蜡，保护气氛为纯氮气，脱蜡后残碳量≤0.05％；
(4)将步骤(3)所得压坯放置在密闭烧结炉内烧结，烧结的升温过程为在室温到850℃之间的升温速度为14℃/min，在850℃温度下保温30min，在850℃到1300℃的升温速率为9℃/min，在1300℃温度下保温60min，密闭烧结炉内压力不大于0.02MPa，炉内气氛由氮气和氖气按100:1的比例组成；
(5)将步骤(4)烧结后的压坯先风冷至300-400℃，然后水冷至室温即可，所述冷却水温度为15℃。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸锌和石蜡中的一种或混合物。
本发明提供了一种压缩机连杆，提供了一种材料利用率高，生产成本低，适合于大批量生产的压缩机用铝合金连杆的制备方法，连杆的材质组分配比科学合理，制备工艺简单，具有加工量少、材料利用高的特点，降低了生产成本，提高生产效率，制得的连杆比强度高，耐磨性能良好，有利于优化压缩机设计，提高压缩机效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
一种压缩机连杆，它包括以下按重量份称量的原料：硅1-1.6wt％、铜0-4wt％、镁0.8-2.0wt％、铁0.1-0.3％、锡0-2.1wt％、磁石粉1-1.6wt％、氮化镁1-2wt％、碳粉0.8-0.2wt％、二氧化钛0.1-0.7wt％、钛粉0.5-0.8、氮化钽1-2wt％、铌粉0.03-0.05wt％，Al为余量。
实施例2：
一种压缩机连杆，它包括以下按重量份称量的原料：硅1-1.6wt％、铜0-4wt％、镁0.8-2.0wt％、铁0.1-0.3％、锡0-2.1wt％、磁石粉1-1.6wt％、氮化镁1-2wt％、碳粉0.8-0.2wt％、二氧化钛0.1-0.7wt％、钛粉0.5-0.8、氮化钽1-2wt％、铌粉0.03-0.05wt％，Al为余量。
优选地，所述压缩机连杆的制造方法为：
(1)将铁、磁石粉、铜、镁、铌粉、锡在80-100℃下混合搅拌均匀60-80min，并加入0.8-2.0％的润滑剂进行混料，
(2)然后加热至60-130℃，再加入氮化镁、碳粉、二氧化钛粉，冷却至100-120℃后装入模具，压制成坯，然后自然冷却至室温，压制的压力为100-200MPa，压制压强为150-600MPa，成形密度为2.30-2.60g/cm3；
(3)将生坯快速加热至450-520℃，保温1-2h进行脱蜡，保护气氛为纯氮气，脱蜡后残碳量≤0.05％；
(4)将步骤(3)所得压坯放置在密闭烧结炉内烧结，烧结的升温过程为在室温到850℃之间的升温速度为14℃/min，在850℃温度下保温30min，在850℃到1300℃的升温速率为9℃/min，在1300℃温度下保温60min，密闭烧结炉内压力不大于0.02MPa，炉内气氛由氮气和氖气按100:1的比例组成；
(5)将步骤(4)烧结后的压坯先风冷至300-400℃，然后水冷至室温即可，所述冷却水温度为15℃。
实施例3：
一种压缩机连杆，它包括以下按重量份称量的原料：硅1-1.6wt％、铜0-4wt％、镁0.8-2.0wt％、铁0.1-0.3％、锡0-2.1wt％、磁石粉1-1.6wt％、氮化镁1-2wt％、碳粉0.8-0.2wt％、二氧化钛0.1-0.7wt％、钛粉0.5-0.8、氮化钽1-2wt％、铌粉0.03-0.05wt％，Al为余量。
优选地，所述压缩机连杆的制造方法为：
(1)将铁、磁石粉、铜、镁、铌粉、锡在80-100℃下混合搅拌均匀60-80min，并加入0.8-2.0％的润滑剂进行混料，
(2)然后加热至60-130℃，再加入氮化镁、碳粉、二氧化钛粉，冷却至100-120℃后装入模具，压制成坯，然后自然冷却至室温，压制的压力为100-200MPa，压制压强为150-600MPa，成形密度为2.30-2.60g/cm3；
(3)将生坯快速加热至450-520℃，保温1-2h进行脱蜡，保护气氛为纯氮气，脱蜡后残碳量≤0.05％；
(4)将步骤(3)所得压坯放置在密闭烧结炉内烧结，烧结的升温过程为在室温到850℃之间的升温速度为14℃/min，在850℃温度下保温30min，在850℃到1300℃的升温速率为9℃/min，在1300℃温度下保温60min，密闭烧结炉内压力不大于0.02MPa，炉内气氛由氮气和氖气按100:1的比例组成；
(5)将步骤(4)烧结后的压坯先风冷至300-400℃，然后水冷至室温即可，所述冷却水温度为15℃。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸锌和石蜡中的一种或混合物。
试验
将实施例1、2制得的曲轴进行试验，并与市面普通曲轴进行对比。试验结果如下：
试验证明：本发明提供的压缩机连杆的材质组分配比科学合理，制备工艺简单，具有加工量少、材料利用高的特点，降低了生产成本，提高生产效率，制得的连杆比强度高，耐磨性能良好，有利于优化压缩机设计，提高压缩机效率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种压缩机连杆，其特征在于，它包括以下按重量份称量的原料：硅1-1.6wt％、铜0-4wt％、镁0.8-2.0wt％、铁0.1-0.3％、锡0-2.1wt％、磁石粉1-1.6wt％、氮化镁1-2wt％、碳粉0.8-0.2wt％、二氧化钛0.1-0.7wt％、钛粉0.5-0.8、氮化钽1-2wt％、铌粉0.03-0.05wt％，Al为余量。
2.如权利要求1所述的压缩机连杆，其特征在于，所述压缩机连杆的制造方法为：
(1)将铁、磁石粉、铜、镁、铌粉、锡在80-100℃下混合搅拌均匀60-80min，并加入0.8-2.0％的润滑剂进行混料，
(2)然后加热至60-130℃，再加入氮化镁、碳粉、二氧化钛粉，冷却至100-120℃后装入模具，压制成坯，然后自然冷却至室温，压制的压力为100-200MPa，压制压强为150-600MPa，成形密度为2.30-2.60g/cm3；
(3)将生坯快速加热至450-520℃，保温1-2h进行脱蜡，保护气氛为纯氮气，脱蜡后残碳量≤0.05％；
(4)将步骤(3)所得压坯放置在密闭烧结炉内烧结，烧结的升温过程为在室温到850℃之间的升温速度为14℃/min，在850℃温度下保温30min，在850℃到1300℃的升温速率为9℃/min，在1300℃温度下保温60min，密闭烧结炉内压力不大于0.02MPa，炉内气氛由氮气和氖气按100:1的比例组成；
(5)将步骤(4)烧结后的压坯先风冷至300-400℃，然后水冷至室温即可，所述冷却水温度为15℃。
3.如权利要求2所述的压缩机连杆，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌和石蜡中的一种或混合物。
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