CN1291159C - 密封式压缩机滑动部件的制造方法 - Google Patents

Abstract

公开一种密封式压缩机滑动部件的制造方法，由于提高了滑动部件的耐磨性和耐蚀性，所以能耗率改善，压缩机性能提高。此外，由于缩短了加工过程，所以生产成本下降，加工时间减少。此外，由于滑动部件厚度改变极少，所以零件尺寸故障率下降，质量提高。

Description

密封式压缩机滑动部件的制造方法

发明领域

本发明涉及密封式压缩机滑动部件的制造方法，更具体地说，涉及密封式压缩机滑动部件的制造方法，该方法能提高滑动部件的耐磨性并能缩短生产过程。

背景技术

图1是一般密封式压缩机的剖面图。

通常，密封式压缩机包括密封壳6、驱动装置8和压缩装置10。密封壳6连接吸入管2和排出管4，流体从外部流体源吸进吸入管2，排出管4将压缩流体排出；驱动装置8设置在外壳6的下部并产生旋转力；压缩装置10设置在外壳6的上部并随着驱动装置8产生的旋转力压缩流体。

驱动装置8包括定子12、转子14和曲轴18。定子12固定在外壳6的内周，外部电源向其供电；转子14布置在定子12内周中并保持一定距离，当定子12通电时通过与定子12的电磁作用使其转动，而固定在转子14上的曲轴18也随着转动；曲轴18由安装到外壳6上的固定架16支承。

压缩装置10包括连杆20、缸体22、活塞24和阀门组件26。连杆20连接到曲轴18的上端，随着曲轴18的转动作往复直线运动；缸体22设置在固定架16的上面，其内腔有流体；活塞24与连杆20连接并与连杆20一起作直线运动，且在缸体内可滑动以便压缩进入缸体的流体；阀门组件安装在缸体22的一侧，可向缸体22供应流体并排出活塞24压缩的致冷剂。

当开动这样的密封式压缩机作流体压缩作业时，在曲轴18与固定架16之间、活塞24与缸体22的内壁之间、连杆20与曲轴18之间都有摩擦。

因此，产生摩擦的滑动部件表面要作表面处理，以提高润滑和耐磨性。

现在以活塞24为例说明现有技术的滑动部件制造方法。

利用烧结和浇铸方法来批量生产活塞。

首先参看图2来说明用烧结方法生产的活塞24的制造方法。

将铁素体基的材料压制出外形，并在高温下烧结，从而获得致密组织并提高组织间的粘合性(步骤S100)。

烧结后作蒸气处理，随着烧结制品组织中形成的气孔的闭合，保证了气密性且提高耐蚀性和耐磨性(步骤S200)。

蒸汽处理后进行粗加工，加工出内径和外径的形状(步骤S300)。

粗加工后，为了提高烧结制品的表面光洁度，作喷砂处理(步骤S400)。

喷砂处理后，为了提高经过塑性变形的表面的润滑性和耐磨性，作磷酸锰镀膜处理，这是一种润滑处理，可生成一层涂层102(步骤S500)。

磷酸锰镀膜处理后进行二硫化钼处理，从而在活塞表面形成一层涂层104(步骤S600)。

用浇铸做成的活塞的制造方法是将溶解铁素体基材料的熔融金属浇入砂箱内，做成活塞的形状，然后用上述烧结方法做成活塞的相同制造方法进行加工，最后做成活塞。

磷酸锰镀膜处理是一种磷酸盐镀膜处理，可作为涂料的底层，提高耐磨性、塑性变形过程的润滑性和电绝缘性，为此目的可应用各种金属的磷酸盐溶液。

对于二硫化钼处理工艺而言，采用的方法是将二硫化钼(MoS₂)加工成粉末，与油脂或油混合后涂到金属表面。

现有技术的活塞制造工艺完成后，如图3所示，用磷酸锰和二硫化钼在活塞表面形成二层软涂层102和104。

但活塞24的软涂层102和104有个问题，即经过一定时间，由于与缸体22的滑动摩擦会产生间隙L，使致冷剂泄漏。

此外，密封式压缩机滑动部件的现有制造方法有个问题，因为进行双表面处理工艺，即顺序完成磷酸锰处理工艺和二硫化钼处理工艺，提高了生产成本，尤其是二硫化钼表面处理的单位成本是如此之高以致生产成本大幅提高。

况且，由于是先后完成磷酸锰处理和二硫化钼处理的双处理，所以每次表面处理都要增加厚度，造成超出容差或尺寸偏小。

这就是说，活塞在表面处理时增加了厚度，活塞装入缸体便有困难，且活塞的不规则表面在工作时会使流体泄漏。

而且，由于活塞作双表面处理，因此活塞与活塞销组装时尺寸有变化，组合率受极大影响，并且难以与计算活塞销从活塞松脱因素相对应的设计尺寸。

此外，由于滑动部件表面处理工艺分二次完成，因此程序复杂，加工过程持续时间长，缺陷发生率高。

发明的概要

因此，本发明的目的是提供一种密封式压缩机滑动部件的制造方法，它能简化工艺并通过简化滑动部件制造过程的表面处理工艺流程来降低生产成本和缩短工作时间。

本发明的另一目的是提供一种密封式压缩机滑动部件的制造方法，它有助于滑动部件的装配，并通过使滑动部件表面处理的厚度变化最小和减少尺寸公差来提高运转可靠性和耐磨性。

为了实现这些或其它优点并根据本发明的目的，正如具体而广泛说明的，所提供的密封式压缩机滑动部件制造方法包括以下几步：铁素体基粉末材料的烧结和滑动部件的成型；在烧结完毕后进行第一次蒸汽处理，以便使滑动部件组织中的气孔闭合；第一次蒸汽处理完成后进行粗加工，形成滑动部件的内径和外径；粗加工完成后作喷砂处理，以提高滑动部件的表面光洁度；喷砂处理完成后进行第二次蒸汽处理，在滑动部件表面生成氧化物涂层。

在本发明的密封式压缩机滑动部件制造方法中，第一次蒸汽处理分两步：将烧结后的滑动部件送进蒸汽炉；及将已加热到一定温度的蒸汽喷射到送进的滑动部件上，使烧结制品的气孔闭合。

在本发明的密封式压缩机滑动部件制造方法中，第二次蒸气处理分两步：将喷砂处理过的滑动部件送进蒸汽炉；及将已加热到一定温度的蒸汽喷射到送进的滑动部件上，使滑动部件表面生成一层氧化物涂层。

在本发明的密封式压缩机滑动部件制造方法中，喷射到滑动部件上的蒸汽温度约为500℃-600℃。

为了实现上述目的，还有一种密封式压缩机滑动部件的制造方法，它包括以下几步：将溶解的铁素体基熔融金属液注入砂箱中，获得具有一定形状的铸件；进行粗加工，使铸件制品在加工完成后形成内径和外径形状；在粗加工完成后作喷砂处理，以提高滑动部件表面光洁度；及在完成粗加工后作蒸汽处理，使活塞表面生成一层氧化物涂层。

本发明上述和其它目的、特点、方面和优点，可以从以下的本发明说明书和附图中明白。

附图的简单说明

为了对本发明有进一步了解，将附图并入说明书中并成为本说明书的组成部分。这些附图示出本发明的实施例，并和说明书一起用于解释本发明的原理。

附图中：

图1是普通密封式压缩机的横剖面图。

图2是现有技术的密封式压缩机滑动部件加工工艺的流程图。

图3是用现有技术的制造方法制造的活塞的局部剖视图。

图4是本发明一个实施例的密封式压缩机滑动部件加工工艺的流程图。

图5是本发明另一实施例的密封式压缩机滑动部件加工工艺的流程图。

图6是按本发明一个优选实施例的加工工艺制造的密封式压缩机活塞的局部剖视图。

图7是本发明优选实施例的密封式压缩机的制冷量与现有技术的比较曲线。

图8是本发明优选实施例的密封式压缩机的耗电量与现有技术的比较曲线。

图9是本发明优选实施例的密封式压缩机的能耗率与现有技术的比较曲线。

图10是本发明优选实施例的密封式压缩机的滑油粘度性能变化范围与现有技术的比较曲线。

优选实施例的详细说明

现在详细参看本发明的优选实施例，其范例示于附图。

本发明的密封式压缩机滑动部件制造方法有许多实施例，现在说明其中一个优选实施例。

参看图1，本发明的密封式压缩机包括密封壳6、驱动装置8、压缩装置10及曲轴18。密封壳6在一侧有吸入管2和排出管4；驱动装置8安装在外壳6的下部并产生旋转力；压缩装置10安置在密封壳6的上部，随驱动装置8产生的旋转力压缩吸进吸入管2的流体并排入排出管4；曲轴18将由驱动装置8产生的驱动力传给压缩装置10。

压缩装置10包括连杆20、缸体22、活塞24和阀门组件26。连杆20连接到曲轴18的上端并随曲轴18的转动作往复直线运动；缸体22固定在由外壳6支承的固定架16的上面，且其具有容纳流体的空间；活塞24与连杆20连接，并和连杆20一起作直线运动，且在缸体内可滑动以便压缩进入缸体的流体；阀门组件26安装在缸体22的一侧，可将流体送进缸体22并排出被活塞24压缩的致冷剂。

就密封式压缩机的滑动部件而言，在缸体22和活塞24滑动处，缸体22的内壁和活塞24的外圆表面之间产生摩擦；在可旋转支承曲轴18处，固定架16的内壁与曲轴18的外表面之间生产摩擦；在曲轴18和连杆20的连接部位也有摩擦。

这样的滑动部件作表面处理可提高强度和表面的耐磨性。本发明将说明滑动部件之一，即活塞的表面处理方法。

图4是本发明一个实施例的密封式压缩机滑动部件加工工艺的流程图。

首先，将铁素体基的粉末材料加压，形成活塞4的外形，并在高温下烧结，以提高其组织的紧密结合，改善其致密性(步骤S10)。

除了用于形成活塞24外形的烧结法外，还可采用将铁素体基粉末加热和化合的方法，并且将非铁素体基的金属组分混合而成的合金可用作粉末材料。

烧结完毕后，烧结制品组织中形成的气孔要闭合，因此作首次蒸汽处理，以保持组织的气密性并提高耐蚀性和耐磨性(步骤S20)。

已经首次蒸汽处理的烧结制品被送进蒸汽炉。加热到预定温度以上的蒸汽喷向送进蒸汽炉的烧结制品，使气孔闭合。这就是说，将高温蒸汽喷射到烧结制品上有助于烧结制品的氧化和气孔闭合，改善了烧结制品的气密性。

喷射蒸汽的温度约500℃-600℃。

当烧结制品作完蒸汽处理后，进行粗加工，形成活塞的内径和外径(步骤S30)。

粗加工加工出内径和外径，例如活塞24上用于插活塞销和插连杆20的孔的内径。粗加工用CNC或自动回转架完成。

粗加工后活塞24作喷砂处理，以提高光洁度(步骤S40)。

粗加工后活塞24的表面粗糙，因此当活塞在缸体22内壁上滑动时会产生摩擦，或者影响气密性。为了解决该问题，进行喷砂处理，对活塞表面超精加工。

喷砂处理后，作第二次蒸汽处理，使活塞24的表面生成一层氧化物涂层。

第二次蒸汽处理用以下方法进行，即喷砂完毕的活塞22插入蒸汽炉内，并通过蒸汽炉各区段，在其中喷射预定温度以上的蒸汽，因此在活塞24的表面生成Fe₃O₄硬涂层，从而提高耐磨性和耐蚀性。这时，蒸汽温度和第一次蒸汽处理时一样，为500℃--600℃。

图5是本发明另一实施例的密封式压缩机滑动部件加工工艺的流程图。

现在用铸造活塞24的加工方法说明本发明另一实施例的密封式压缩机滑动部件的加工方法。

首先，铁素体基的熔融金属浇入一定形状的砂箱内，产生活塞形状的铸件(步骤S10)。

铸件做成后进行粗加工，加工出活塞24的内径和外径的轮廓(步骤S20)。

粗加工完成后作喷砂处理，以提高活塞24的表面光洁度(步骤S30)。

喷砂处理完成后，活塞24的表面作蒸汽处理，以形成一层氧化物涂层(步骤S40)。

蒸汽处理可在已作喷砂处理的活塞24的表面上生成一层涂层。在作蒸气处理时活塞24插入蒸汽炉内，400℃以上高温蒸气喷在其上，因此在活塞24的表面上生成Fe₃O₄氧化物涂层。

此外，其它滑动部件，如曲轴，连杆也可用和活塞加工方法相同方式制造。

根据试验结果，与用现有方法制造的部件比较，按本发明实施例制造的那些滑动部件有优异的可靠性、耐磨性和能耗率。

现在说明本发明的滑动部件的试验结果。

图6是根据本发明优选实施例制造工艺加工的密封式压缩机活塞的局部剖视图。

按本发明制造的活塞表面有一层硬的涂层25，因此与缸体内壁的摩擦造成的磨损量极小。因此，由于活塞与缸体内侧贴紧，在油膜帮助下，致冷剂泄漏量最小化。

这就是说，根据本发明制造方法生产的滑动部件，因摩擦引起的磨损量小于用现有方法制造的滑动部件因摩擦引起的磨损量，所以前者防漏效果明显优于后者。

图7是本发明优选实施例的密封式压缩机的制冷量与现有技术的比较曲线。

如图7所示，采用本发明加工工艺制造的滑动部件的压缩机，其制冷量P与用现有制法的制冷量相差5kcal/Hr。

图8是本发明优选实施例的密封式压缩机的耗电量与现有技术相比较的曲线。

如图8所示，采用按本发明制造方法制造滑动部件的压缩机，其耗电量P与采用现有制造方法制造滑动部件的压缩机的耗电量Q的输入值相差1.5W。

图9是本发明优选实施例的密封式压缩机能耗率与现有技术的比较曲线。

能耗率用EER表示，表示输入功率与制冷能力的比值。

如图9所示，本发明的能耗率P与现有技术能耗率Q相差0.06EER。

这就是说，本发明能耗率增加表明随着活塞耐磨性的提高，气密性和可靠性增加了。

图10是本发明优选实施例的密封式压缩机的滑油粘度引起的性能变化范围与现有技术的比较曲线，图中水平轴代表滑油粘度数值，垂直轴代表能耗率。

如图10所示，采用本发明滑动部件的压缩机，即使其滑油粘度在8-10范围内，也是可靠的。因此，由于可以采用低粘性的滑油，所以能耗率改善不少。

同时，在现有技术情况下，如果滑油粘度低，则由于可靠性得不到保证，要使用粘度在15左右的产品，而且其能耗率Q损失不少。

如上所述，本密封式压缩机滑动部件制造方法有许多优点。

例如，首先因为滑动部件的耐蚀性和耐磨性提高，所以能耗率改善，压缩机性能提高。

其次，由于制造过程缩短，所以生产成本降低，加工时间减少。

第三，由于滑动部件厚度变化极小，所以零件尺寸废品率降低，质量提高。

因而本发明可用几种形式实施而不违背其实质和基本特征，所以应当理解，除非另有说明，上述实施例不受上面说过的任何内容限制，而应在附属的权利要求书规定的实质和范围内来理解。所以落入本权利要求书范围内的一切更改或修改或其等价物，均被包括在所附权利要求书中。

Claims (4)

1.一种用于制造密封式压缩机滑动部件的方法，包括以下几步：

将铁素体基的粉末材料烧结并做成滑动部件的形状；

烧结完毕后作首次蒸汽处理，使形成在滑动部件组织内的气孔闭合；

首次蒸汽处理完毕后，对滑动部件进行粗加工，加工出滑动部件的内径和外径；

粗加工完成后作喷砂处理，以提高滑动部件的表面光洁度；及

喷砂处理后进行第二次蒸汽处理，以便在滑动部件表面生成一层氧化物涂层。

2.权利要求1的方法，其特征在于，所述首次蒸气处理包括以下几步；

将烧结过的滑动部件输送到蒸汽炉内；及

将加热到一定温度的蒸汽喷到输送的滑动部件上，使烧结制品的气孔闭合。

3.权利要求1的方法，其特征在于，所述第二次蒸汽处理包括以下几步：

将喷砂处理完毕的滑动部件输送到蒸汽炉内；及

将加热到一定温度的蒸汽喷到输送的滑动部件表面，使滑动部件表面生成一层氧化物涂层。

4.权利要求1至3的方法，其特征在于，喷到滑动部件上的蒸汽温度 约为500℃--600℃。

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