CN1203947C - 压缩机凸缘的制造方法 - Google Patents

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Abstract

为了通过粉末冶金法制造带有保护凹槽的压缩机凸缘，以防止压缩机在工作中变形，将用于凸缘的粉末材料加入到铸模内；在准备形成保护凹槽的地方设置烧蚀件，该烧蚀件的熔点低于该粉末材料的熔点；通过对粉末材料和烧蚀件进行加压而形成凸缘；以粉末材料的熔点与烧蚀件的熔点之间的温度烧结形成的凸缘以便熔化和除去烧蚀件。

Description

压缩机凸缘的制造方法
技术领域
本发明涉及一种压缩机凸缘的制造方法，具体涉及一种为了防止凸缘在工作中变形而使用粉末冶金法制造带有保护凹槽的压缩机凸缘的方法。
背景技术
压缩机通常用在空调、冰箱等当中，用于制冷压缩。在图1中示出了这种压缩机的一种典型示例。
参照图1，定子2和转子3安装在外壳1内。转子3由上、下凸缘5和6可旋转地支撑，其内设置有回转轴4。偏心滚柱7可旋转地安装在汽缸8内，并位于回转轴4下端的上、下凸缘5和6之间。
在具有这种结构的压缩机中，当转子3开始转动回转轴4时，转子3下面的偏心滚柱7也在汽缸8内转动，将通过进气管9吸入的制冷气体压缩成高温高压状态，并将其排出到汽缸8外面。上述经压缩的制冷气体通过排气管10排出，然后以制冷循环进行流通，其中排气管10位于外壳1的上部。
分别被称为主轴承和副轴承的传统压缩机的上下凸缘用于支撑回转轴，考虑到精度、性能、价格竞争等因素，通常使用粉末冶金法进行制造。但由于回转轴是驱动压缩机的关键部件，安装时需要穿过凸缘的中空部，所以在回转轴由于驱动力而产生变形时会导致凸缘产生变形。回转轴的变形不仅使凸缘变形，而且还会导致凸缘与偏心滚柱之间发生熔融粘接或磨损，或者导致油膜失效，这将恶化压缩机的性能并产生噪音。
近来，为了防止由上述回转轴变形而引起的凸缘变形，已经提出了一种在凸缘5的中空部5a周围形成保护凹槽5b的压缩机，如图2所示。该保护凹槽5b通常是在制造凸缘之后使用机械切削工艺形成，或者通过粉末冶金法中的成型工艺中的铸模形成。但是，前面的机械切削工艺需要在凸缘成型之后独立进行，因此不可避免地会使成本上升。而后者使用铸模需要独立制造形状与保护凹槽对应的铸模。此外，对应保护凹槽的铸模部分强度低，容易损坏，所以生产率低。而且，根据传统方法制造的凸缘在保护凹槽周围的部分强度低，并且作为凸缘基本要求之一的密封性能也得不到保证。
发明内容
本发明的设计克服了现有技术中的问题和缺点。本发明的目的是提供一种凸缘的制造方法，该方法可以简单有效地在凸缘上形成保护凹槽而无需使用任何机械工艺或附加的造型工艺。
根据本发明，该方法可以使用传统铸模。此外，通过该方法制造的凸缘的保护凹槽具有非常好的强度和密封性，从而改善了使用该凸缘的压缩机的可靠性。
为完成上述目的，本发明提供一种压缩机凸缘的制造方法，包括如下步骤：将用于凸缘的粉末材料加入到铸模中；在准备形成保护凹槽的位置设置烧蚀件，该烧蚀件的熔点低于粉末材料的熔点；通过对粉末材料和烧蚀件进行加压而形成凸缘；以低于粉末材料的熔点和高于烧蚀件的熔点之间的温度来烧结形成的凸缘，以熔化和除去烧蚀件。
此时，烧蚀件可选自由铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、铝(Al)、它们的合金、以及增强塑料(FRP)所组成的组中。
此外，用于凸缘的粉末材料优选选自由Fe、Fe-Cu合金和Fe-Cu-C合金所组成的组中，并且优选将烧结温度定在1100℃与1300℃之间。而且优选的是，烧蚀件为环形。
附图说明
结合附图，通过下面的详细说明对本发明优选实施方式的这些和其他特征、方面、以及优点进行更加详尽地描述。
图1是显示传统压缩机内部结构的截面图；
图2是显示带有保护凹槽的、用于传统压缩机的凸缘的立体图；
图3是说明根据本发明优选实施方式的利用压力形成凸缘的工艺的截面图；
图4是流程图，说明根据本发明凸缘的制造方法。
具体实施方式
下面将参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
本发明的凸缘可以使用传统铸模单元进行制造，如图3所示。参考图3，本发明的凸缘100通过向铸模单元内施加压力而形成，其中铸模包括底模30，上模31，下模32和型芯33。尽管在这里作为例子示出并具体说明了铸模单元，但铸模的结构并不限于该例子，能形成形状与凸缘对应的铸件的任何类型的铸模均能使用。
根据本发明的实施方式，在准备形成保护凹槽5b(见图2)的位置围绕凸缘100的中空部备置烧蚀件110，其中凸缘是在上述铸模单元内形成的。当烧结凸缘100时烧蚀件110被熔化和除去，如下所述。该烧蚀件110由熔点相对低的材料(或易熔金属)制成环形，其优选为铜(Cu：1084.5℃时熔化)、铅(Pb：327.5℃时熔化)、锌(Zn：419.6℃时熔化)、铝(Al：660.4℃时熔化)、或它们的合金。作为选择，制成环形的增强塑料(FRP)也能用作烧蚀件110。对于这种情况，在烧结过程中增强塑料被完全氧化而被除去。此外，与凸缘材料相比，熔点相对低以便能在烧结过程中被熔化的任何材料都能用作烧蚀件110，而不限于上述例子。
凸缘材料可从Fe、Fe-Cu合金和Fe-Cu-C合金中选择，优选是Fe-Cu-C合金，其中包含0.001～5重量％的Cu，0.001～1.2重量％的C和占合金中余下百分比的Fe。但是，在制造时合金内不可避免地还会包含一些其他杂质。
烧蚀件110能通过将易熔金属进行弯曲、切削、压力成型或铸造以成环形而制成。
当烧结形成的凸缘100时，易熔金属熔化而被除去，以在凸缘100的中空部周围生成保护凹槽。
现在，参照图3和4具体描述具有上述结构的压缩机凸缘的制造方法。
将适量粉末材料，例如包括Fe-Cu-C合金，加入铸模单元内，铸模单元如图3所示，其具有底模30、下模32和型芯33。(步骤S200)用于凸缘的粉末材料通过混合适量的Fe、Cu和C来制备。此时，将型芯33插入凸缘的中空部。
将粉末材料加入铸模之后，由易熔金属制成的环形烧蚀件110设置在中空部周围。(步骤S210)
然后，以很高的压力对装配的上模31加压来铸造凸缘。(步骤S220)
当凸缘被按需要铸好时，铸造的凸缘与铸模单元分离。(步骤S230)此时，在凸缘100内形成中空部，将环形烧蚀件110嵌入中空部周围并暴露到外面。
此后，在烧结炉内对凸缘100进行烧结，烧结温度在1100℃到1300℃之间，优选是1100℃到1160℃之间。(步骤S240)在该烧结过程中，易熔金属制成的烧蚀件110被熔化流出而除去。但易熔金属部分渗透到凸缘结构内，能提高凸缘的密封性。
通过上述程序，获得一种在中空部周围具有环形保护凹槽的凸缘。尽管示出和说明的烧蚀件为环形，但本发明并不限于这种情况。本发明的发明主要在于具有与熔点相对低的保护凹槽对应的形状的烧蚀件被预先设置在铸模内，与凸缘用粉末材料一起被加压成型，然后在烧结过程中被除去。因此，烧蚀件可具有连续或非连续结构，其分别能形成具有连续或非连续形状的保护凹槽。
本发明的压缩机凸缘的制造方法根据下述实验示例能被证明是有效的。
实验例
将平均粒度为45um的1.5重量％的Cu粉末，平均粒度为10um的0.8重量％的C粉末和平均粒度为100um的平衡量的Fe粉末混合并加入到铸模内。然后，将由纯度为99.9重量％的Cu制成的环形烧蚀件设置在中空部周围。然后，铸模和烧蚀件一起被以6吨/cm2的压力加压，形成直径为90mm，高度为50mm的本发明的凸缘。随后，将凸缘送到烧结炉内，以1130±30℃的温度加热30分钟，将烧蚀件熔化并除去。通过上述程序，完成了外径为27mm，内径为23mm，深度为10mm的保护凹槽。
另一方面，利用现有技术使用常规铸模通过加压和烧结工艺以及随后的机械切削工艺形成尺寸与本发明相同的保护凹槽。
为了比较现有技术的凸缘与本发明的凸缘，将锥形型芯夹具插入每个凸缘的中空部。然后，对具有锥形型芯夹具的每个凸缘的中空部做保护凹槽破坏试验并进行加载。此外，将凸缘安装到试验夹具上，然后通过氮气对试验夹具施加20kg/cm2的压力。试验结果如表1所示。
表1
    强度   气密性
  现有技术的凸缘     500kg时破坏   3分钟内气压降低
  本发明的凸缘     600kg时破坏   5分钟内气压不降低
从表1的结果可以清楚地看出，根据本发明制造的凸缘的强度和气密性能优于传统凸缘。其原因是在烧结过程中烧蚀件熔化并渗透到凸缘结构内，从而提高了气密性能和强度。
根据本发明的压缩机凸缘的制造方法可使用现有技术中常用的铸模。这可以节省为制造形成保护凹槽的其他铸模所需的资金。
此外，本发明可通过简单地在凸缘压力成型过程中插入烧蚀件，在烧结过程中熔化并除去烧蚀件，而不需要任何如现有技术中的机械过程，这能显著增加生产率和急剧降低制造成本。
另外，在实现本发明的方法当中，相对低熔点的金属或者易熔金属渗透到凸缘结构内，从而能提高凸缘结构的强度和气密性能。这能很显著地提升产品的质量和可靠性。
已经详细描述了根据本发明的压缩机凸缘的制造方法。但应该理解的是，在本发明优选实施方式中描述的详细说明和特定实施例仅作为说明性的目的而给出，本发明的精神和范围内的各种变化和改进将通过本领域的技术人员阅读该详细说明而变的更加清楚。

Claims (1)

1、一种在凸缘的中空部周围具有保护凹槽的压缩机凸缘的制造方法，包括以下步骤：
制造直径比中空部大的环形的烧蚀件，该烧蚀件选自由铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、铝(Al)、它们的合金、以及增强塑料(FRP)所组成的组中；
将用于凸缘的Fe-Cu-C合金粉末材料加入到铸模内；
在准备形成保护凹槽的中空部周围、在加入的粉末材料的上表面内设置烧蚀件，该烧蚀件的熔点低于该粉末材料的熔点；
通过对粉末材料和烧蚀件进行加压而形成凸缘；和
以1100～1300℃的温度烧结形成的凸缘，以便熔化和除去烧蚀件。
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