CN117685284A - 一种压缩机用曲轴及压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压缩机用曲轴及压缩机，所述曲轴的结构为中空结构，所述曲轴由钢制成，所述曲轴进行渗碳处理并形成淬硬层，所述淬硬层的厚度与所述曲轴的壁厚的比为10％～15％。本发明保证了曲轴表面为高碳钢的硬度和耐磨性，心部为低碳钢的韧性和塑性，淬硬层的碳浓度分布梯度均匀，保证经过精加工磨削后表面有足够的碳含量。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机领域，具体地说，涉及一种压缩机用曲轴及具有其的压缩机。
背景技术
曲轴是转子式压缩机泵体六大件之一，目前压缩机中所用的曲轴材质为球墨铸铁。该曲轴材料利用率低，加工工序复杂，成本高。
随着压缩机高效化和小型化，曲轴轴径减小是最有效的方法之一，这就要求曲轴材质具有更高的刚性和表面硬度，铸件材质无法满足需求。
为满足压缩机高效化和小型化的需求，压缩机行业采用材料力学性能优于铸铁的钢质曲轴。该钢材质曲轴一般为20Cr低碳钢。
20Cr是一种钢的牌号，为低淬透性渗碳钢。大多用于制造心部强度要求较高，表面承受磨损、截面在30毫米以下的或形状复杂而负荷不大的渗碳零件。20Cr钢是低淬透性合金渗碳钢的典型钢种，由于淬透性低，通常只用于制造受冲击载荷较小的，且对于心部要求不高的小型渗碳件，如小齿轮、活塞销、套筒、链条等。
20Cr低碳钢经过渗碳处理后，使其具有高碳钢的表面特性，即高硬度和耐磨性，又保持了曲轴心部具有低碳钢韧性和塑性。
但现有钢曲轴制造渗碳处理都参照其他行业的轴类零件渗碳要求，这类轴一般为实心轴，而旋转式压缩机曲轴为一种空心轴，该渗碳标准不能适用于旋转式压缩机用钢曲轴。通过现有渗碳标准制造出的钢曲轴无法满足旋转式压缩机曲轴的要求。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种适用于旋转式压缩机的表面为高碳钢的硬度和耐磨性，心部为低碳钢的韧性和塑性的曲轴。
根据本发明的一方面，提供了一种压缩机用曲轴，所述曲轴的结构为中空结构，所述曲轴由钢制成，所述曲轴进行渗碳处理并形成淬硬层，所述淬硬层的厚度与所述曲轴的壁厚的比为10％～15％。
优选的：所述曲轴由20Cr钢制成。
优选的：所述曲轴的淬硬层的碳浓度分布梯度为0.05～0.1％C/0.1mm。
优选的：所述曲轴表面的表面碳含量为0.4％+0.05～0.1％/0.1mm*h。
优选的：所述曲轴的表面硬度为40～55HRC。
优选的：所述淬硬层的厚度与所述曲轴的壁厚的比为12％～15％。
优选的：所述曲轴表面的表面碳含量大于0.75％。
优选的：所述曲轴的表面硬度大于48HRC。
根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，包括具有上述的压缩机用曲轴。
优选的：所述压缩机为旋转式压缩机。
本发明的一种压缩机用曲轴及具有其的压缩机，考虑到旋转式压缩机曲轴结构的特殊性，使得曲轴心部有足够的低碳组织，保证了曲轴表面为高碳钢的硬度和耐磨性，心部为低碳钢的韧性和塑性，淬硬层的碳浓度分布梯度均匀，保证经过精加工磨削后表面有足够的碳含量。
具体实施方式
现在将更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
在本发明的实施例中，提供了一种压缩机用曲轴及具有其的压缩机，优选为旋转式压缩机。
旋转式压缩机的钢曲轴由实心钢材或空心钢管冷墩成型，车加工，再进行粗加工，热处理：渗碳处理、淬火、回火，最后精加工成为成品曲轴。
所形成的成品曲轴为一种中空结构的轴，在渗碳处理时会从曲轴内外两面一起渗碳处理。
钢曲轴渗碳处理的目的是为了提高曲轴的表面硬度，耐磨性，而保持心部为低碳钢组织，具有良好的韧性，因此渗碳后的淬硬层不能太厚。
本发明实施例的渗碳处理后在曲轴的内外两面分别形成的淬硬层厚度h与曲轴壁厚H的关系为h/H＝10％～15％，淬硬层的碳浓度分布梯度：0.05～0.1％C/0.1mm(淬硬层厚度每提高0.1mm碳浓度增加0.05～0.1％)，表面碳含量：0.4％+0.05～0.1％/0.1mm*h(0.4％为淬硬层与心部低碳层分界处的碳含量，h为淬硬层厚度，结合碳浓度梯度公式，即理想状态下的表面碳含量为从分界层0.4％开始，淬硬层每提高0.1mm,碳浓度增加0.05～0.1％)。
另外，在本发明的实施例中，优选淬硬层的厚度与曲轴的壁厚的比为12％～15％。曲轴表面的表面碳含量大于0.75％。曲轴的表面硬度大于48HRC。由此形成高的硬度和耐磨性并保持心部的韧性。
本发明的实施例考虑到旋转式压缩机曲轴结构的特殊性，提出渗碳处理后的淬硬层在曲轴壁厚的10％～15％之间，保证曲轴心部有足够的低碳组织，并保证了曲轴表面为高碳钢的硬度和耐磨性，心部为低碳钢的韧性和塑性，淬硬层的碳浓度分布梯度均匀，保证经过精加工磨削后表面有足够的碳含量。
下面以具体的实施例描述本发明：
实施例1
以20Cr为原材料制成的钢曲轴，轴外径为12mm，内径为6mm，壁厚3mm。
经渗碳处理和精加工后，心部厚度2.1mm，淬硬层厚度为0.35mm，表面碳含量为0.75％，表面硬度为48HRC。
实施例2
以20Cr为原料制成钢曲轴，轴外径为13mm，内孔为6mm，壁厚为3.5mm。
经渗碳处理和精加工后，心部厚度为2.4mm，淬硬层厚度为0.45mm，表面碳含量为0.8％，表面硬度为50.5HRC。
实施例3
以20Cr为原料制成钢曲轴，轴外径为13mm，内孔为6mm，壁厚为3.5mm。
经渗碳处理和精加工后，心部厚度为2.4mm,淬硬层厚度为0.51mm，表面碳含量为0.7％，表面硬度为42.5HRC。
综上，本发明的实施例的压缩机用曲轴及具有其的压缩机，保证了曲轴表面为高碳钢的硬度和耐磨性，心部为低碳钢的韧性和塑性，淬硬层的碳浓度分布梯度均匀，保证经过精加工磨削后表面有足够的碳含量。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种压缩机用曲轴，其特征在于，所述曲轴的结构为中空结构，所述曲轴由钢制成，所述曲轴进行渗碳处理并形成淬硬层，所述淬硬层的厚度与所述曲轴的壁厚的比为10％～15％。
2.根据权利要求1所述的压缩机用曲轴，其特征在于：所述曲轴由20Cr钢制成。
3.根据权利要求1所述的压缩机用曲轴，其特征在于：所述曲轴的淬硬层的碳浓度分布梯度为0.05～0.1％C/0.1mm。
4.根据权利要求1所述的压缩机用曲轴，其特征在于：所述曲轴表面的表面碳含量为0.4％+0.05～0.1％/0.1mm*h。
5.根据权利要求1所述的压缩机用曲轴，其特征在于：所述曲轴的表面硬度为40～55HRC。
6.根据权利要求1所述的压缩机用曲轴，其特征在于：所述淬硬层的厚度与所述曲轴的壁厚的比为12％～15％。
7.根据权利要求6所述的压缩机用曲轴，其特征在于：所述曲轴表面的表面碳含量大于0.75％。
8.根据权利要求7所述的压缩机用曲轴，其特征在于：所述曲轴的表面硬度大于48HRC。
9.一种压缩机，其特征在于：包括根据权利要求1至8任一项所述的压缩机用曲轴。
10.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于：所述压缩机为旋转式压缩机。
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