CN110358982A - 一种螺杆真空泵转子的制备方法 - Google Patents

一种螺杆真空泵转子的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种螺杆真空泵转子的制备方法，包括以下步骤：步骤一：选用铁、碳、硅、硫、磷、铬、镍、钼、猛及其他微量元素制备螺杆真空泵毛坯所需材料；步骤二：将材料进行淬火处理；步骤三：通过转子模型进行毛坯铸造；步骤四：对毛坯进行检验；步骤五：对毛坯进行热处理；步骤六：对螺杆真空泵转子进行机械自动粗加工；步骤七：对螺杆真空泵转子进行第一次动平衡检验；步骤八：对螺杆真空泵转子进行第三次退火处理；步骤九：对螺杆真空泵转子进行进行机械精加工处理；步骤十：对螺杆真空泵转子进行最后动平衡检验。本发明的优点在于：制备的螺杆真空泵转子强度和韧性高、热膨胀系数小、易切削加工、耐腐蚀性好、能够适应复杂环境。

Description

一种螺杆真空泵转子的制备方法
技术领域
本发明涉及螺杆真空泵转子技术领域，具体是指一种螺杆真空泵转子的制备方法。
背景技术
螺杆真空泵结构简单，被广泛用于化工、制药、石化、电子、核电等领域。真空泵转子是泵的核心部件，转子的可靠性直接影响到泵的使用寿命。现在国内大部分的螺杆真空泵转子采用球墨铸铁转子，其表面镀Ni-P涂层、哈氏合金涂层或PTFE涂层。球化不良是球墨铸铁转子经常遇到的问题，其铸件中的石墨多呈团块状、开花状、枝晶状、蠕虫状、厚片状，这样容易造成刚度不足，从而影响使用安全和使用寿命。同时涂层附着力不强、涂层易脱落从而造成转子失效而报废。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对以上问题，提供一种制备的螺杆真空泵转子强度和韧性高、热膨胀系数小、易切削加工、耐腐蚀性好、能够适应复杂环境一种螺杆真空泵转子的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种螺杆真空泵转子的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：选用铁、碳、硅、硫、磷、铬、镍、钼、猛及其他微量元素制备螺杆真空泵毛坯所需材料，其中铁元素含量80.88～80.98％、碳元素含量0.03～0.04％、硅元素含量0.35～0.45％、硫元素含量0.015～0.025％、磷元素含量0.01～0.02％、铬元素含量13.0～13.5％、镍元素含量4.1～4.2％、钼元素含量0.4～0.5％、锰元素含量0.7～0.8％，其他微量元素0.2～0.5％；
步骤二：将步骤一制备出的材料进行淬火处理，淬火温度950～1050摄氏度，空冷保温30～60分钟；
步骤三：通过转子模型进行毛坯铸造；
步骤四：对铸造完成的毛坯进行检验，检验内容包括尺寸检验、外观检验、理化检验以及机械性能检验，
步骤五：对毛坯进行热处理，热处理包括正火一次退火和二次退火，一次退火温度在520～620摄氏度，保温时间90～150分钟，二次退火温度在540～640摄氏度，保温时间150～210分钟；
步骤六：对完成步骤五的螺杆真空泵转子进行机械自动粗加工；
步骤七：对完成步骤六的螺杆真空泵转子进行第一次动平衡检验；
步骤八：对完成步骤七的螺杆真空泵转子进行第三次退火处理，三次退火温度在540～640摄氏度，保温时间150～210分钟；
步骤九：对完成步骤八的螺杆真空泵转子进行进行机械精加工处理；
步骤十：对完成步骤九的螺杆真空泵转子进行最后动平衡检验。
本发明与现有技术相比的优点在于：材料中的铬元素使转子具有较高的耐腐蚀性和抗疲劳性，镍元素增加回透性，增加回火过程中的逆变奥氏体，钼元素增加回火稳定性，减少回火脆性，并能提高抗腐蚀性能，锰元素主要起脱氧作用，硫、磷、钙、硒、碲等微量元素使得转子易加工切削，且不影响转子的耐腐蚀性能，并且不显著降低转子的强度。
作为改进，所述铁元素含量80.93％、碳元素含量0.035％、硅元素含量0.4％、硫元素含量0.2％、磷元素含量0.015％、铬元素含量13.15％、镍元素含量4.15％、钼元素含量0.45％、锰元素含量0.75％，其他微量元素0.28％。
作为改进，所述其他微量元素包括钙、硒、碲。
作为改进，所述淬火温度为1000摄氏度，空冷保温45分钟。
作为改进，所述一次退火温度在570摄氏度，保温时间120分钟，二次退火温度在590摄氏度，保温时间180分钟
作为改进，所述三次退火温度在590摄氏度，保温时间180分钟。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例：本发明提供一种螺杆真空泵转子的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：选用铁、碳、硅、硫、磷、铬、镍、钼、猛及其他微量元素制备螺杆真空泵毛坯所需材料，其中所述铁元素含量80.93％、碳元素含量0.035％、硅元素含量0.4％、硫元素含量0.2％、磷元素含量0.015％、铬元素含量13.15％、镍元素含量4.15％、钼元素含量0.45％、锰元素含量0.75％，其他微量元素0.28％；
步骤二：将步骤一制备出的材料进行淬火处理，淬火温度100摄氏度，空冷保温45分钟；
步骤三：通过转子模型进行毛坯铸造；
步骤四：对铸造完成的毛坯进行检验，检验内容包括尺寸检验、外观检验、理化检验以及机械性能检验，
步骤五：对毛坯进行热处理，热处理包括正火一次退火和二次退火，一次退火温度在570摄氏度，保温时间120分钟，二次退火温度在590摄氏度，保温时间180分钟；
步骤六：对完成步骤五的螺杆真空泵转子进行机械自动粗加工；
步骤七：对完成步骤六的螺杆真空泵转子进行第一次动平衡检验；
步骤八：对完成步骤七的螺杆真空泵转子进行第三次退火处理，三次退火温度在590摄氏度，保温时间180分钟；
步骤九：对完成步骤八的螺杆真空泵转子进行进行机械精加工处理；
步骤十：对完成步骤九的螺杆真空泵转子进行最后动平衡检验。
通过控制镍和铬当量比，在0.33—0.40之间，提高出现“马氏体”的温度值，出现“马氏体”的温度值越高越符合热处理工艺的要求。随碳含量增加，材料的氢脆危害性加剧，造成偏析程度大以及铸造应力加大。这将集中表现为铸件裂纹倾向增大和韧性下降，所以使碳元素小于0.06％。为了熔炼操作的合理和改善铸造流动性，将硅元素的含量控制0.6～1％。锰元素在材料中主要起脱氧作用，过高的锰量会降低出现“马氏体”的温度值，因此在保证脱氧的前提下，锰元素小于1％。铬元素是保证该材料具有高的耐腐蚀性和疲劳性能的主要元素，只有当铬元素含量大于10％，才会有逆变奥氏体存在，而且该材料的脆性转变点才会低于-1000C。因此，将铬元素的含量一般控制在12～14％。镍元素淬透性，并使该材料在回火过程中获得逆变奥氏体，且逆变奥氏体随镍含量的增加而增加。但镍元素降低出现“马氏体”的温度值，因此将镍元素含量控制在3.5～4.5％之间。钼元素主要作用是增加回火稳定性，减少回火脆性，并能提高该钢的抗腐蚀性能。钼含量般控制在0.4～0.6％，因为过高的钼元素含量对出现“马氏体”的温度值降低较大，使体积膨胀在较低温度下进行，不利于热处理操怍。
经实施例生产的螺杆真空泵转子其机械特性数据如表一所示、升温时膨胀系数如表二所示、其弹性模量为205KN/M2、泊松比为0.284、比热为为510J/(kgK)、导热率为20.7W/(MK)、质量密度为7.5g/cm3。
表一
20-100℃ 20-200℃ 20-300℃ 20-400℃ 20-500℃
13.9 13.9 12.9 13.0 13.2
表二
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种螺杆真空泵转子的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：选用铁、碳、硅、硫、磷、铬、镍、钼、猛及其他微量元素制备螺杆真空泵毛坯所需材料，其中铁元素含量80.88～80.98％、碳元素含量0.03～0.04％、硅元素含量0.35～0.45％、硫元素含量0.015～0.025％、磷元素含量0.01～0.02％、铬元素含量13.0～13.5％、镍元素含量4.1～4.2％、钼元素含量0.4～0.5％、锰元素含量0.7～0.8％，其他微量元素0.2～0.5％；
步骤二：将步骤一制备出的材料进行淬火处理，淬火温度950～1050摄氏度，空冷保温30～60分钟；
步骤三：通过转子模型进行毛坯铸造；
步骤四：对铸造完成的毛坯进行检验，检验内容包括尺寸检验、外观检验、理化检验以及机械性能检验，
步骤五：对毛坯进行热处理，热处理包括正火一次退火和二次退火，一次退火温度在520～620摄氏度，保温时间90～150分钟，二次退火温度在540～640摄氏度，保温时间150～210分钟；
步骤六：对完成步骤五的螺杆真空泵转子进行机械自动粗加工；
步骤七：对完成步骤六的螺杆真空泵转子进行第一次动平衡检验；
步骤八：对完成步骤七的螺杆真空泵转子进行第三次退火处理，三次退火温度在540～640摄氏度，保温时间150～210分钟；
步骤九：对完成步骤八的螺杆真空泵转子进行进行机械精加工处理；
步骤十：对完成步骤九的螺杆真空泵转子进行最后动平衡检验。
2.根据权利要求1所述的一种螺杆真空泵转子的制备方法，其特征在于：所述铁元素含量80.93％、碳元素含量0.035％、硅元素含量0.4％、硫元素含量0.2％、磷元素含量0.015％、铬元素含量13.15％、镍元素含量4.15％、钼元素含量0.45％、锰元素含量0.75％，其他微量元素0.28％。
3.根据权利要求1所述的一种螺杆真空泵转子的制备方法，其特征在于：所述其他微量元素包括钙、硒、碲。
4.根据权利要求1所述的一种螺杆真空泵转子的制备方法，其特征在于：所述淬火温度为1000摄氏度，空冷保温45分钟。
5.根据权利要求1所述的一种螺杆真空泵转子的制备方法，其特征在于：所述一次退火温度在570摄氏度，保温时间120分钟，二次退火温度在590摄氏度，保温时间180分钟。
6.根据权利要求1所述的一种螺杆真空泵转子的制备方法，其特征在于：所述三次退火温度在590摄氏度，保温时间180分钟。
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