CN110129632A - 一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法，具体包括如下步骤：步骤（1）熔炼；步骤（2）铸造：步骤（3）均匀化：步骤（4）切割和剥皮：步骤（5）挤压：该铝合金型材为共晶型Al‑Si合金，经熔铸→热挤压后获得，综合性能优异，能够很好的满足涡旋压缩机用动静盘致密性好、强度高、耐磨性高、高温疲劳强度高等要求。

Description

一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法

技术领域

本发明涉及变形铝合金加工领域，尤其是一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法。

背景技术

压缩机是制冷系统的心脏，根据其工作原理，可分为往复式压缩机、回转式（旋转式）压缩机（涡轮式、水环式、透平）压缩机，轴流式压缩机，喷射式压缩机及螺杆压缩机等各种型式，其中涡旋压缩机以其结构简单、体积小、重量轻、零件少且可靠性高等优点，成为新能源电动汽车空调系统的首选。

涡旋压缩机属于一种容积式压缩的压缩机，压缩部件由动涡旋盘和静涡旋盘组成。应用过程中，涡旋动、静盘需承受高温进行周期性运动，因此对其原材料的强度、硬度、耐磨性及高温疲劳强度具有较高要求。涡旋动静盘以往采用铝合金铸棒为原材料进行热锻、热处理、机加工等工序进行加工，所得动静盘的强度较低、致密度较低，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种涡旋压缩机动静盘用铝合金型材及其加工工艺，该铝合金型材为共晶型Al-Si合金，经熔铸→热挤压后获得，综合性能优异，能够很好的满足涡旋压缩机用动静盘致密性好、强度高、耐磨性高、高温疲劳强度高等要求。

本发明的技术方案是：

一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）熔炼：

（1.1）、按化学组分的下限配料，将铝锭、铝硅中间合金、铝铜中间合金及同系列合金的回用料添加至熔炼炉，加热熔化升温＞750℃，搅拌均匀并除渣；

（1.2）、取样进行化学组分分析，按化学组分的中值配料，添加铝硅中间合金、铝铜中间合金、铁剂、锰剂、镁锭,同时添加变质剂进行变质，搅拌均匀并除渣；

（1.3）、待化学组分检测合格后，调整铝液温度至760-780℃进行精炼, 采用无钠精炼剂，用量1.5-2.0 Kg/TAl，精炼气体为氩气，氩气压力0.35±0.05MPa,精炼时间25-30分钟；

（1.4）、精炼结束除去铝液表面浮渣，向铝液表面均匀洒入无钠覆盖剂，用量0.4±0.05Kg/TAl；

步骤（2）铸造：

采用低压真空铸造系统进行铸造获得所需规格的铝合金铸棒；

根据铝合金规格，选择相应的铸造工艺，铸造过程中采用低压真空除气箱在线除气和精炼， 精炼气体为氩气，氩气流量60-90nl/min，除气箱转子转速700RPM；

步骤（3）均匀化：

将铸棒去除头、尾不合格工艺报废料后，进行均匀化处理。均匀化温度：470-490℃，保温时间：3﹢0.2小时，冷却方式：风冷；

步骤（4）切割和剥皮：

（4.1）、将铸棒进行倍尺切割，切割长度根据与客户约定的型材交付长度而定，约900-1300毫米；

（4.2）、将所得短铸棒进行剥皮，剥皮量约为单边2-3mm，以剥干净铸造表面为准；

步骤（5）挤压：

（5.1）、预热挤压模筒、模具，模筒预热温度435±10℃，模具预热温度450±10℃。

（5.2）、加热铸棒，进行反向挤压，铸棒温度300±10℃，挤压出料速度3.0-5.0m/min，挤压比8-25；

对上述方案的进一步改进，步骤（1.1）中，其化学组分按重量百分比包括：Si：10.0-11.0%、Fe：0.10-0.25%、Cu：3.0-3.5%、Mn:0.1-0.3%、Mg：0.4-0.6%、Ti：0.01-0.03%，Cr<0.02%，Zn<0.02%，Pb<0.02%，Sn<0.02%，余量为Al；

对上述方案的进一步改进，其化学组分按重量百分比包括：Si：10.3-10.7%、Fe：0.13-0.23%、Cu：3.1-3.3%、Mn:0.12-0.28%、Mg：0.45-0.55%、Ti：0.01-0.03%，Cr<0.02%，Zn<0.02%，Pb<0.02%，Sn<0.02%<0.02%，余量为Al。

对上述方案的进一步改进，优选的，

步骤（1.1）中，所述熔化温度为800-830℃；

所述搅拌为机械搅拌加电磁搅拌，机械搅拌为叉车叉动搅拌耙在熔炼炉内进行S形搅拌，搅拌时间10-15分钟，电磁搅拌时间30-35分钟。

所述除渣采用的打渣剂为无钠打渣剂，打渣剂使用量为0.4-0.6Kg/TAl

对上述方案的进一步改进，步骤（1.2）中，

所述变质剂为铝锶合金和稀土,添加量各为4±0.2Kg/TAl。

所述添加变质剂后，若因其他工序原因未能在4h内完成Step2铸造，需要重新添加等量变质剂进行变质。

对上述方案的进一步改进，步骤（2）中，所述除气箱氩气流量为75-85 nl/min。

有益效果

1、本发明所述的铝合金型材采用仿形设计，可减少一次锻打变形工艺，减少锻打后开裂等不良的发生，提高成品率的同时降低生产成本。

2、本发明优选了铝合金的化学组分，所得铝合金型材可获得更高的综合性能，如强度、耐磨性和高温疲劳强度等。

3、本发明所述的铝合金采用高温熔化，并采用铝锶合金和稀土作为变质剂，有效抑制了铸棒中初生硅的产生，获得了无初生硅的共晶型Al-Si合金，有利于后续挤压、锻打及氧化工序成品率的提高和外观质量的改善。

4、本发明所述的铝合金铸棒采用低压真空铸造系统结合在线低压真空除气和精炼系统，所得铸棒致密性高，铸棒头尾无疏松等缺陷，氢含量＜0.1ml/100g。

附图说明

图1是本发明的横截面示意图。

图2是常用热顶铸造获得的铸棒的低倍组织放大图。

图3是本发明获得的铸棒的低倍组织放大图。

图4是本发明获得的铸棒的金相组织。

图5是本发明获得的型材的金相组织。

图中：1-仿形铝型材、2-疏松孔洞、3-共晶硅。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明；

本发明的型材横截面示意图见图1。

本发明的外形根据锻造动静盘的变形量进行仿形设计。

本发明的铝合金型材经T6热处理后，抗拉强度可达475MPa，屈服强度可达430MPa，延伸率可达5%，硬度可达HRB80。

本发明的铝合金型材锻打成动静盘，并进行T6热处理后，抗拉强度可达435MPa，屈服强度可达370MPa，延伸率可达3%，硬度可达HRB80。

上述T6热处理工艺为：

立式淬火工艺：515±5℃，保温2h；金属控温。

人工时效工艺：185±5℃，保温6.5h；金属控温。

本发明的铝合金铸棒无初生硅，氢含量＜0.1ml/100g。

一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）熔炼：

（1.1）、按化学组分的下限配料，将铝锭、铝硅中间合金、铝铜中间合金及同系列合金的回用料添加至熔炼炉，加热熔化升温＞750℃，搅拌均匀并除渣；

（1.2）、取样进行化学组分分析，按化学组分的中值配料，添加铝硅中间合金、铝铜中间合金、铁剂、锰剂、镁锭,同时添加变质剂进行变质，搅拌均匀并除渣；

（1.3）、待化学组分检测合格后，调整铝液温度至760-780℃进行精炼, 采用无钠精炼剂，用量1.5-2.0 Kg/TAl，精炼气体为氩气，氩气压力0.35±0.05MPa,精炼时间25-30分钟；

（1.4）、精炼结束除去铝液表面浮渣，向铝液表面均匀洒入无钠覆盖剂，用量0.4±0.05Kg/TAl；

步骤（2）铸造：

采用低压真空铸造系统进行铸造获得所需规格的铝合金铸棒；

根据铝合金规格，选择相应的铸造工艺，铸造过程中采用低压真空除气箱在线除气和精炼， 精炼气体为氩气，氩气流量60-90nl/min，除气箱转子转速700RPM；

步骤（3）均匀化：

将铸棒去除头、尾不合格工艺报废料后，进行均匀化处理。均匀化温度：470-490℃，保温时间：3﹢0.2小时，冷却方式：风冷；

步骤（4）切割和剥皮：

（4.1）、将铸棒进行倍尺切割，切割长度根据与客户约定的型材交付长度而定，约900-1300毫米；

（4.2）、将所得短铸棒进行剥皮，剥皮量约为单边2-3mm，以剥干净铸造表面为准；

步骤（5）挤压：

（5.1）、预热挤压模筒、模具，模筒预热温度435±10℃，模具预热温度450±10℃。

（5.2）、加热铸棒，进行反向挤压，铸棒温度300±10℃，挤压出料速度3.0-5.0m/min，挤压比8-25；

对上述方案的进一步改进，步骤（1.1）中，其化学组分按重量百分比包括：Si：10.0-11.0%、Fe：0.10-0.25%、Cu：3.0-3.5%、Mn:0.1-0.3%、Mg：0.4-0.6%、Ti：0.01-0.03%，单个微量元素（Cr、Zn、Pb、Sn）<0.02%，余量为Al；

对上述方案的进一步改进，其化学组分按重量百分比包括：Si：10.3-10.7%、Fe：0.13-0.23%、Cu：3.1-3.3%、Mn:0.12-0.28%、Mg：0.45-0.55%、Ti：0.01-0.03%，单个微量元素（Cr、Zn、Pb、Sn）<0.02%，余量为Al。

对上述方案的进一步改进，优选的，

步骤（1.1）中，所述熔化温度为800-830℃；

所述搅拌为机械搅拌加电磁搅拌，机械搅拌为叉车叉动搅拌耙在熔炼炉内进行S形搅拌，搅拌时间10-15分钟，电磁搅拌时间30-35分钟。

所述除渣采用的打渣剂为无钠打渣剂，打渣剂使用量为0.4-0.6Kg/TAl

对上述方案的进一步改进，步骤（1.2）中，

所述变质剂为铝锶合金和稀土,添加量各为4±0.2Kg/TAl。

所述添加变质剂后，若因其他工序原因未能在4h内完成Step2铸造，需要重新添加等量变质剂进行变质。

对上述方案的进一步改进，步骤（2）中，所述除气箱氩气流量为75-85 nl/min。

最后应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）熔炼：

（1.1）、按化学组分的下限配料，将铝锭、铝硅中间合金、铝铜中间合金及同系列合金的回用料添加至熔炼炉，加热熔化升温＞750℃，搅拌均匀并除渣；

（1.2）、取样进行化学组分分析，按化学组分的中值配料，添加铝硅中间合金、铝铜中间合金、铁剂、锰剂、镁锭,同时添加变质剂进行变质，搅拌均匀并除渣；

（1.3）、待化学组分检测合格后，调整铝液温度至760-780℃进行精炼, 采用无钠精炼剂，用量1.5-2.0 Kg/TAl，精炼气体为氩气，氩气压力0.35±0.05MPa,精炼时间25-30分钟；

（1.4）、精炼结束除去铝液表面浮渣，向铝液表面均匀洒入无钠覆盖剂，用量0.4±0.05Kg/TAl；

步骤（2）铸造：

采用低压真空铸造系统进行铸造获得所需规格的铝合金铸棒；

根据铝合金规格，选择相应的铸造工艺，铸造过程中采用低压真空除气箱在线除气和精炼， 精炼气体为氩气，氩气流量60-90nl/min，除气箱转子转速700RPM；

步骤（3）均匀化：

将铸棒去除头、尾不合格工艺报废料后，进行均匀化处理。均匀化温度：470-490℃，保温时间：3﹢0.2小时，冷却方式：风冷；

步骤（4）切割和剥皮：

（4.1）、将铸棒进行倍尺切割，切割长度根据与客户约定的型材交付长度而定，约900-1300毫米；

（4.2）、将所得短铸棒进行剥皮，剥皮量约为单边2-3mm，以剥干净铸造表面为准；

步骤（5）挤压：

（5.1）、预热挤压模筒、模具，模筒预热温度435±10℃，模具预热温度450±10℃。

（5.2）、加热铸棒，进行反向挤压，铸棒温度300±10℃，挤压出料速度3.0-5.0m/min，挤压比8-25。

2.如权利要求1所述一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法，其特征在于：

步骤（1.1）中，其化学组分按重量百分比包括：Si：10.0-11.0%、Fe：0.10-0.25%、Cu：3.0-3.5%、Mn:0.1-0.3%、Mg：0.4-0.6%、Ti：0.01-0.03%，Cr<0.02%，Zn<0.02%，Pb<0.02%，Sn<0.02%，余量为Al。

3.如权利要求2所述一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法，其特征在于：

其化学组分按重量百分比包括：Si：10.3-10.7%、Fe：0.13-0.23%、Cu：3.1-3.3%、Mn:0.12-0.28%、Mg：0.45-0.55%、Ti：0.01-0.03%，Cr<0.02%，Zn<0.02%，Pb<0.02%，Sn<0.02%，余量为Al。

4.如权利要求1所述一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法，其特征在于：

优选的，

步骤（1.1）中，所述熔化温度为800-830℃；

所述搅拌为机械搅拌加电磁搅拌，机械搅拌为叉车叉动搅拌耙在熔炼炉内进行S形搅拌，搅拌时间10-15分钟，电磁搅拌时间30-35分钟；

所述除渣采用的打渣剂为无钠打渣剂，打渣剂使用量为0.4-0.6Kg/TAl。

5.如权利要求1所述一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法，其特征在于：

步骤（1.2）中，

所述变质剂为铝锶合金和稀土，添加量各为4±0.2Kg/TAl；

所述添加变质剂后，若因其他工序原因未能在4h内完成Step2铸造，需要重新添加等量变质剂进行变质。

6.如权利要求1所述一种涡旋压缩机动静盘用铝型材加工方法，其特征在于：

步骤（2）中，所述除气箱氩气流量为75-85 nl/min。