CN1190591C - 生产压缩机座板的方法 - Google Patents
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Abstract
一种生产压缩机座板的方法，该座板的耐用性能优良、生产成本低，在这种方法中，座板的淬火过程是在真空、惰性气体、或改性气体中进行的，以防止材料表面上铬和锰的氧化，或在材料的表面上形成抗氧化膜以后进行淬火过程，以防止铬和锰的氧化。
Description
技术领域 本发明涉及生产压缩机座板的方法。
背景技术 在汽车空调器中采用的制冷回路包括压缩制冷剂气体的压缩机。例如，在图7所示的一种已知的可改变位移的旋转斜盘式压缩机中，制成的汽缸座91具有多个汽缸膛孔91a。在这些汽缸膛孔91a中，容纳能够在其中做往复运动的活塞92。另外，旋转斜盘93能同步旋转，而且是倾斜的，它由一个未示出的能够旋转的支承驱动轴支承。在旋转斜盘93和每个活塞92之间，安装一对夹着旋转斜盘93的座板94。在图8中所示的每个座板94，具有形成球面部分的上表面，如球面部分94a，和形成基本上是平面的部分的底部表面，如平面部分94b。通过圆形部分制成圆柱形部分94c。
在以上述方法构成的压缩机中，由于图7所示驱动轴的旋转，旋转斜盘93同步旋转并发生倾斜，使活塞92通过座板94在汽缸膛孔91a内做往复运动。由于这个原因，制冷剂气体被吸入，压缩，并在活塞92的缸盖端排出。在平面部分94b与旋转斜盘93的表面滑动时，座板94的球面部分94a，与活塞92的球形密封92a的表面滑动。因此，座板94在活塞92和旋转斜盘93之间受到很大的摩擦力，所以要求座板94具有耐磨性能和长的疲劳寿命。
在过去，这种座板94是由下列方法(示于图1)制造的。即首先由含高碳铬的钢SUJ2(JIS G4805)制造毛坯球80。
这里的SUJ2由下列成分组成：
碳： 0.95-1.10重量％
铬： 1.30-1.60重量％
锰： ≤0.5重量％
硅： 0.15-0.35重量％
磷： ≤0.025重量％
硫： ≤0.025重量％
从由上述SUJ2组成的棒件上切下能够制造座板的适量材料，将该材料制成球形而制成毛坯球80，然后将其淬火、回火、抛光、和退火。
其次，如图1所示，采用压制过程S71，将毛坯球80制成座板形状的材料81。然后使材料81在淬火炉中进行淬火过程S72，获得高硬度的淬火座板82。再使淬火座板82在回火炉中进行回火过程S73，获得热处理的座板83，该板保持其高硬度并具有韧性。最后对热处理的座板83进行抛光过程S74，获得压缩机座板94。
通过对材料81进行淬火过程S72，使如此制造的座板94具有高硬度，通过随后进行的回火过程S73，又使其具有高韧性，所以能获得所要求的耐磨性能和长的疲劳寿命。
在采用上述相关技术的生产方法制造的座板中，如果热处理的座板83抛光不充分，则耐久性能不够，所以抛光过程S74需要的时间很长，使制造成本骤增。
发明内容 本发明的目的是提供一种生产压缩机座板的方法，该座板的耐久性好，生产成本低。
根据本发明，提供一种生产压缩机座板的方法，其中包括使材料在淬火炉中淬火的过程，该材料由铬和/或锰钢组成，并制成座板的形状，所述的淬火过程包括防止铬和/或锰氧化的步骤。
优选该步骤是降低淬火炉中的压力，以产生真空。
另外，该步骤是采用惰性气体或改性气体，置换淬火炉中的空气。
优选该步骤是在淬火之前，在材料的表面上形成能防止铬和/或锰氧化的抗氧化膜。
更优选抗氧化膜是磷酸盐膜。
附图说明 根据下面参照附图对所给优选实施方案的详述，将会更清楚本发明的这些和其它目的以及特征，在附图中：
图1是实施例1-3和对比例的流程图；
图2是采用扫描电子显微镜拍摄的实施例1座板表面的横截面照片；
图3是采用金相显微镜拍摄的实施例1座板横截面的组构的照片；
图4是采用扫描电子显微镜拍摄的对比例座板表面的横截面照片；
图5是采用金相显微镜拍摄的对比例座板截面的组构的照片；
图6是在包括对比例座板的压缩机中，座板和活塞之间滑动部件的局部剖视图；
图7是包括实施例1-3和对比例的座板的压缩机的局部剖视图；和
图8是实施例1-3和对比例的座板的侧视图。
具体实施方式 发明人经过精心研究解决了上述问题，在进行下列考虑之后，完成本发明。
也就是说，在抛光过程S74不充分时，座板94的表面发生剥落，在压缩机开动过程中，形成磨碎的粉末。在与座板94呈滑动关系中，这些磨碎的粉末能磨损活塞92的球形密封92a，增大了座板在座板94和球形密封92a之间的间隙。所以压缩机的操作性能有下降的趋势。特别是在可改变体积的旋转斜盘式压缩机中，采用只使用一端作为顶端的活塞，由于座板间隙的增大，会出现很大的问题。
根据发明人的一些实验，已经清楚，这个问题是由于加入到SUJ2中的铬和锰在淬火过程S72中氧化造成的。
也就是说，在相关技术的生产方法中，将改性气体吹入热处理炉中，采用改性气体代替热处理炉中的空气。在这种气氛中完成对材料81的淬火过程S72。因此，淬火过程S72曾是在具有残留在该气氛中的空气中的微量氧的条件下和在相当高的温度下进行的，所以该气氛中的氧与存在在材料81表面附近的铬和锰反应，容易在晶粒的边界上生成铬和锰的氧化物。在座板83表面上存在的铬和锰的氧化物是易碎的，所以如图6所示，在运行过程中在晶粒的边界上形成一些微裂纹，由于与球形密封92a的滑动作用，金属的组构最终会发生剥落。另一方面，铬和锰是为改善淬火性能而加入的元素。由于加入这些金属，可以获得更好的耐磨性能和更长的疲劳寿命。因此铬和锰是一些不可缺少的元素。
因此，使获得的热处理的座板83，进行充分的抛光过程S74，除去在表面上晶粒边界处存在的铬或锰的所有氧化物。由此抛光过程S74需要很长的时间，增加了抛光剂的用量，所以，使制造成本骤增。
因此，生产本发明的压缩机座板的方法，提供使材料淬火的淬火过程，该材料由铬和/或锰钢组成，并制成座板的形状。在淬火过程中，采用一种能防止铬和/或锰氧化的方法。
在本发明的生产方法中，采用含高碳铬的钢或在其中加入铬和锰的其它钢作为材料，例如采用具有优良淬火性能的SUJ2(JIS G4805)。在含高碳铬的钢中，加入改善淬火性能的铬和锰。另外，在本发明中，也可以采用包含铬或锰的其它钢作为材料。
采用本发明的生产方法，在淬火过程中，防止材料中铬和/或锰的氧化，所以在晶粒的边界上，不生成铬或锰的氧化物。因此，在晶粒的边界上，没有微裂纹生成，座板的表面不会剥落，以在压缩机开动过程中形成磨碎的粉末，座板的间隙也不会增大。所以压缩机能长期保持足够好的操作性能。
另外，在本发明的生产方法中，不再需要通过抛光除去铬或锰的氧化物，所以可以减少抛光的工作量。因此抛光可在短时间内完成，也减少了抛光剂的用量，这也能降低制造的成本。
因此，采用本发明的生产方法，能生产耐用性能优良和成本低的压缩机座板。
在本发明的生产方法中，作为防止氧化的方法，优选在真空中进行淬火过程。在真空中进行淬火，能可靠地防止加入钢中的铬和/或锰被氧化。因此能可靠地获得本发明的作用和效果。另外，根据本发明，由于不需要采用气体置换空气，加工成本也较低。真空淬火过程优选在高真空度下进行。
另外，在本发明的生产方法中，作为防止氧化的方法，优选在惰性气体或改性气体气氛中进行淬火过程。在这种情况下，不应象在相关技术中那样，残留有空气中的氧。而且在惰性气体或改性气体中也不应该包含氧。采用惰性气体或改性气体充分置换空气气氛，使淬火过程的气氛中没有任何氧存在，因此又能可靠地防止铬或锰的氧化。本发明可以采用氩、氦、或其它稀有气体、或氮、或活性差的其它气体，作为惰性气体。此外，也可以采用这些惰性气体的混合气体。另一方面，可以采用由丙烷等制成的气体作为改性气体。另外，为了防止残留氧，可以使炉子一度成为真空，然后加入惰性气体或改性气体。
另外，在本发明的生产方法中，优选在淬火过程之前，在材料的表面上形成能防止铬和/锰氧化的抗氧化膜，作为防止氧化的方法。在材料的表面上形成抗氧化膜以后，即使在淬火过程的气氛中有氧存在，也能防止材料中铬和/或锰的氧化，因此能获得本发明的作用和效果。另外，根据本发明，不需要置换空气的真空泵和管道等，所以可降低淬火过程的投资费用。
本发明可以采用磷酸盐膜作为抗氧化膜。在材料的表面上，以致密的膜形成磷酸盐膜，所以作为抗氧化膜，磷酸盐膜是优良的。另外，在制成座板形状之前的阶段形成磷酸盐膜，能降低制造座板形状的压制过程所施加的压力，提高压制尺寸的精确度。
其次，将参照附图说明实施本发明的实施例1-3以及对比例。
实施例1
在实施例1的压缩机座板生产方法中，采用与图1所示的相关技术相同的方法，使毛坯球80进行压制过程S71，以制成材料81。然后使材料81进行淬火过程S72，以获得淬火的座板82。使这个淬火的座板82进行回火过程S73，以获得热处理的座板83。然后使热处理的座板83进行抛光过程S74，以获得座板94。
然而，实施例1在下列过程中与相关技术的方法不同，即在淬火过程S72中，采用与真空泵连接的淬火炉。将材料81放置在该淬火炉中，开动真空泵，使淬火炉中的压力降低到约5-10Pa。使材料81在500-750℃下保持约45-60分钟，然后在800-840℃下保持60-90分钟，随后迅速冷却。以这种方法使材料81淬火，获得淬火的座板82。
另外，作为回火过程S73，准备能够用氮气置换气氛的回火炉。将淬火的座板82放置在回火炉中，用氮气置换空气，使氮气的压力与大气大致相同。使座板在120-200℃下保持100-150分钟，使淬火的座板82回火。以这种方法，获得热处理的座板83。
最后，作为抛光过程S74，在下列条件下采用抛光垫将热处理的座板抛光。以这种方法获得实施例1的压缩机座板94。
研磨剂： 500#-1500#GC
转速： 80-90rpm
压力： 300-600g/件
抛光时间： 10-15分钟(座板配入设置在转盘上的几百个孔中)
实施例2
在实施例2的压缩机座板生产方法中，在淬火过程S72中，采用能用氮气完全置换气氛的淬火炉，代替连接真空泵的淬火炉。其余条件与实施例1的条件相似。以这种方法，获得实施例2的压缩机座板94。
实施例3
在实施例3的压缩机座板生产方法中，将毛坯球80浸泡在磷酸盐膜处理溶液中，然后冲洗，在毛坯球80上制成磷酸盐膜。其余条件与实施例1的条件相似。以这种方法，获得实施例3的压缩机座板94。
对比例
在对比例的压缩机座板生产方法中，在淬火过程S72，采用能用改性气体置换气氛的常规淬火炉，在改性气体气氛中进行淬火。炉中仍有残留空气中的氧，其余条件与实施例1的条件相似。以这种方法，获得对比例的压缩机座板94。
对表面上金属组构的评价
采用扫描电子显微镜鉴定采用上述方法制造的实施例1和对比例的座板94的表面，采用X-射线微分析仪分析它们的表面。还采用金相显微镜和X-射线微分析仪鉴定和分析座板94横截面上的金属组构。
为了分析表面上的金属组构，首先采用切割机切割每个座板94，然后用树脂覆盖所得的切片。其次，采用抛光机将用树脂覆盖的座板94的切片，抛光到镜面光洁度。其次，采用X-射线微分析仪分析抛光的切片表面。为了鉴定横截面上的金属组构，在用X-射线分析仪分析横截面之后，采用Nytal腐蚀溶液腐蚀镜状的抛光表面，然后采用金相显微镜鉴定。
对表面的鉴定和分析
对图2所示实施例1的座板94，在座板94的表面上没有观测到粒状物质存在。虽然没有示出，但对实施例2和实施例3的座板94，采用与实施例1相同的方法，也未观测到粒状物质存在。
与此相反，对图4所示的对比例的座板94，在座板94的表面上，能观测到粒状物质形成的暗黑色反差。在暗黑色反差部分，观测到铬或锰与氧一起存在。因此，可以认为这些粒状物质是铬或锰的氧化物。
对横截面的鉴定和分析
对图3所示实施例1的座板94，在近表面处没有观测到任何缺陷。虽然没有示出，但对实施例2和3的座板94，采用与实施例1相同的方法，也观测不到粒状物质的存在。
与此相反，对图5所示对比例的座板94，在横截面上观测到沿晶粒的边界有腐蚀的组构，距表面的深度达到约1.5μm。另外，根据采用X-射线微分析仪分析发现，腐蚀组构的位置与铬或锰氧化物存在的位置相符。根据这一点了解到，在对比例中，存在深度离表面达约1.5μm的铬或锰发生氧化，并存在在晶粒的边界上。
根据上面的结果了解到，对实施例1-3的座板94，加到SUJ2中的铬和锰未被氧化，而对比例的座板94，在近表面处存在的铬和锰却发生了氧化。
因此，在运行包括对比例座板94的压缩机时可了解到，座板94受到活塞92球形密封92a很大的摩擦力，所以如图6所示，在座板顶部表面94a的晶粒边界上很容易出现微裂纹15，金属的组构很容易剥落。
与此相反，在运行包括实施例1-3座板94的压缩机时可了解到，座板94在晶粒的边界上没有微裂纹，座板的表面没有剥落以形成磨碎的粉末，座板的间隙也不增大。因此压缩机可以长期保持足够好的操作性能。
另外，在实施例1-3的座板94的生产方法中，由于在图1所示抛光过程S74中由于不需要磨掉铬或锰的氧化物，所以可以减少抛光的工作量。因此，可以缩短抛光所需的时间，抛光剂的用量较少，这也能降低生产的成本。
另外，在实施例1和3的座板94的生产方法中，由于不需要用气体置换空气，所以加工费用也较低。
另外，在实施例3的座板94的生产方法中，由于在毛坯球80上制成磷酸盐膜以后进行压制过程S71，所以能降低在压制时施加的压力，提高了材料81的尺寸精确度。
因此了解到，根据实施例1-3的生产方法，可以生产耐用性能优良、成本低的压缩机座板94。
注意，也可以将上述的实施例组合起来。例如，可以使有抗氧化膜的座板在惰性气体或改性气体气氛中淬火。在这种情况下，不需安置清除残余氧的装置，就能可靠地防止氧化作用。
虽然是为了说明的目的，参照所选择的具体实施方案说明了本发明，但是很明显，在不离开本发明的基本概念和范围的情况下，本领域的技术人员可以对本发明进行许多改进。
Claims (5)
1.一种生产压缩机座板的方法，其中包括使材料在淬火炉中淬火的过程，该材料由铬和/或锰钢组成，并制成座板的形状。所述的淬火过程，包括防止铬和/或锰氧化的步骤。
2.权利要求1所述的生产方法，其中所述的步骤是降低淬火炉中的压力，产生真空。
3.权利要求1所述的生产方法，其中所述的步骤，是采用惰性气体或改性气体置换淬火炉中的空气。
4.权利要求1所述的生产方法，其中所述的步骤，是在淬火之前，在材料的表面上形成能防止铬和/或锰氧化的抗氧化膜。
5.权利要求1所述的生产方法，其中所述的步骤，是在淬火之前，在材料的表面上形成能防止铬和/或锰氧化的抗氧化膜，其中所述的抗氧化膜是磷酸盐膜。
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