CN1316590A - 旋转式压缩机活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂 - Google Patents
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Abstract
一种环保型旋转式压缩机的活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂，活塞基材为一种有目的地加大普通灰铸铁中镍、铬、钼元素含量的镍、铬、钼铸铁，叶片基材为一种经浸硫氮化处理的高速工具钢，润滑剂采用烷基苯油。实验表明，当镍、铬、钼铸铁活塞、经浸硫氮化处理的叶片、烷基苯油和HFC冷冻油共同组合使用时，可大幅度降低叶片和活塞的磨耗，从而大大提高了压缩机运行的可靠性。
Description
本发明涉及空调、冰箱制冷用旋转式压缩机，尤指环保型旋转式压缩机中的活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂。
旋转式压缩机由于其效率高，体积小，重量轻，近年来已得到广泛应用。图1为一旋转式压缩机气缸部分的示意图，在气缸1中，偏心配置一圆形滚动活塞2，该活塞2与气缸1的圆柱面相切，形成一月牙状空间，一安装在气缸体滑槽中的叶片3在弹簧4的作用下，紧贴活塞2的圆柱面，将所述月牙形空间分为吸气腔5和排气腔6。当活塞2偏心旋转时，吸气腔5和排气腔6的大小不断变化，并使从吸气口7吸入的气体经压缩后从排气口8排出。在所述压缩机中，由于叶片3的前端始终紧贴活塞2的圆柱面，其接触部分极易磨损，因此所述活塞和叶片的材质及其润滑状况对提高压缩机的可靠性至关重要。
原有的非环保型旋转式压缩机，一般以普通灰铸铁为活塞材料，以高速工具钢为叶片材料，以CFC(如R22)为工质，以矿物油(如POE)为润滑剂，由于R22中含有一个氯原子，可以在滑动部件表面形成一层耐磨的金属氯化物，从而可以减少滑动部分的摩擦和磨损。但CFC对臭氧层的破坏已被当作全球性的环境问题。一种替代的制冷剂是不含氯的HFC。与CFC相比，使用HFC尽管减轻了对环境的破坏，但HFC中不含氯原子，使压缩机的制冷剂的润滑特性和润滑剂的润滑特性变差，导致叶片与活塞接触部位的磨损加剧，无法满足压缩机的可靠性要求。
本发明的目的是从优选活塞、改进与之相匹配的叶片的材质和挑选与之相匹配的润滑剂着手，提出一组适用于环保型旋转式压缩机的活塞基材、叶片基材和润滑剂，从而改善叶片与活塞之间的润滑性能，降低活塞和叶片的磨损，提高压缩机运行的可靠性。
本发明的一种环保型旋转式压缩机的活塞基材和与之相匹配的叶片基材和润滑剂，其中所述活塞的基材为一种有目的地加大普通灰铸铁中Mo、Ni、Cr元素含量的镍、铬、钼铸铁，所述活塞基材镍、铬、钼铸铁中：Ni为0.2～0.4％,Cr为0.5～1.0％,Mo为0.15～0.40％，所述叶片的基材为一种经浸硫氮化处理的高速工具钢，所述润滑剂采用烷基苯油(AB油)。
所述高速工具钢的一组化学组成可以为：C为0.8～0.9％,Si≤0.4％,Mn≤0.40％,P≤0.030％,S为0.030％,Cr为3.80～4.50,Mo为4.50～5.50％,W为5.50～6.70％,V为1.60～2.20％，其余为Fe。
所述高速工具钢叶片的浸硫氮化处理工艺为：(1)将含硫磺的氰酸(MCNO)为基本盐的碱金属盐在565±5℃条件下加热保温；(2)将待加工叶片浸入熔化的盐浴中，在其表面附近形成化合物层，在该化合物层下层，形成氮原子扩散于母材的扩散层。
所述润滑剂烷基苯油的粘度为22±10cSt。
本发明的优点在于：由于在镍、铬、钼铸铁的基体中均匀分布着硬质碳化物颗粒，使材料抵抗粘着和微区变形的能力增强，从而提高了活塞的耐磨损性能，同时由于高速工具钢经过浸硫氮化处理后，生成的化合层由多孔质层和氮化物(主要成分为Fe3N)的单一组织，可有效地消除粘着磨损和擦损，提高叶片的耐磨损性能，同时，由硫化物和氮化物组成的多孔质层有存储润滑油的作用，且硫化物的晶体结构为六方型，易剪切，从而提高了叶片表面的润滑性能，所以，当镍、铬、钼铸铁活塞、经浸硫氮化处理的叶片、AB油与HFC冷冻油共同使用时，可大幅度降低叶片和活塞的磨耗，从而大大提高了压缩机运行的可靠性。实验证明，采用原普通灰铸铁活塞、高速工具钢(SKH51)叶片、POE油和R407C制冷剂共用的压缩机经过较长期连续运行后，活塞外径纵筋、圆度严重磨耗，且叶片前端圆弧方向与活塞外径圆周方向有较深的划痕，叶片前端严重磨耗。而将镍、铬、钼铸铁活塞、经浸氮硫化处理的叶片、R407C制冷剂及AB油装机后进行压缩机的长期寿命运转试验，叶片和活塞均无明显磨耗，表明在使用R407C制冷剂的前提下，该活塞、叶片与AB油的组合，具有良好的耐磨损性能，能有效地提高压缩机的运行可靠性。
现结合一实施例及其附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的旋转式压缩机气缸部分的示意图；
图2为复合碳化物(磷共晶)分布图(深腐蚀，×50)；
图3为石墨形状与分布图(未浸蚀，×100)；
其中3a,3b,3c为ASTM标准A型；
3d为ASTM标准(A+E)型；
3e为ASTM标准C型；
3f为ASTM标准E型；
图4为叶片经浸硫氮化处理后的表层金相结构示意图。
在本实施例中，用于活塞的镍、铬、钼铸铁的化学成分为：C为3.0～3.6％,Si为1.8～2.4％,Mn为0.5～1.0％,P为0.1～0.3％,S＜0.1 5％,Ni为0.2～0.4％,Cr为0.5～1.0％,Mo为0.15～0.40％，其余为Fe。
这种镍、铬、钼铸铁的抗拉强度要求≥294MPa，洛氏硬度要求达到HRB95～108。其组织中，基体为珠光体，复合碳化物(磷共晶)的析出量为3～6％，且在基体中均匀分布，见图2，地方铁素体含量≤3％。用显微镜观察活塞的径向断同可见，石墨呈均匀的片状分布，其平均大小为ASTM标准4～6级，其中以ASTM标准的A型为主(如图3a,b,c)，分布有少量的A+E型(如图3d)及B型石墨的混合组织，C(如图3e)、D、E型(如图3f)的面积在1/3以下。
用于叶片的高速工具钢的化学成分为：C为0.8～0.9％,Si≤0.4％,Mn≤0.40％,P≤0.030％,S为0.030％,Cr为3.80～4.50,Mo为4.50～5.50％,W为5.50～6.70％,V为1.60～2.20％，其余为Fe，其硬度应达到HRC58～65。
所述高速工具钢叶片的浸硫氮化处理工艺为：(1)将含硫磺的氰酸(MCNO)为基本盐的碱金属盐在565±5℃条件下加热保温；(2)将待加工叶片浸入熔化盐浴中，在其表面附近形成化合物层，在该化合物层的下层，形成氮原子扩散于母材的扩散层。
所述化合物层11是由硫化物和氮化物组成的多孔质层11a及该多孔质层下面的氮化物(主要成分为Fe3N)的单一组织11b组成，化合物层的厚度小于30μm，其下层为氮原子扩散于母材的扩散层12，参见图4。该扩散层的硬度应达到如下要求：将叶片切断，使用显微维氏硬度计，载荷为2.94N，测定位置距表面30μm深度处(见图4中的A点处)的扩散层硬度，应在HMV800以上。
所述烷基苯油(AB油)几乎不吸水、不水解，低溶解度有利于降低磨损，且耐磨添加剂在其中有更好的效果。通过使用低粘度的AB油可保证系统的回油性，一般选用粘度为22±10cSt。
Claims (10)
1 一种环保型旋转式压缩机活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂，其特征在于所述活塞的基材为一种有目的地加大普通灰铸铁中Mo、Ni、Cr元素含量的镍、铬、钼铸铁，在该镍、铬、钼铸铁中，Ni为0.2～0.4％,Cr为0.5～1.0％,Mo为0.15～0.40％，所述叶片的基材为一种经浸硫氮化处理的高速工具钢，所述润滑剂采用烷基苯油。
2 根据权利要求1所述压缩机活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂，其特征在于所述活塞基材镍、铬、钼铸铁的抗拉强度≥294MPa，洛氏硬度HRB为95～108。
3 根据权利要求1或2所述压缩机活塞基材和与之相匹配叶片基材及润滑剂，其特征在于所述镍、铬、钼铸铁的基体为珠光体，复合碳化物(磷共晶)的析出量为3～6％，且在基体中均匀分布，地方铁素体含量≤3％。
4 根据权利要求1或2所述压缩机活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂，其特征在于所述镍、铬、钼铸铁中的石墨呈均匀的片状分布，其平均大小为ASTM标准4～6级，其中以ASTM标准的A型为主，分布有少量的A+E型及B型石墨的混合组织，C、D、E型的面积在1/3以下。
5 根据权利要求1所述压缩机活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂，其特征在于所述叶片基材高速工具钢的化学成分为：C为0.8～.9％,Si≤0.4％,Mn≤0.40％,P≤0.030％,S为0.030％,Cr为3.80～4.50,Mo为4.50～5.50％,W为5.50～6.70％,V为1.60～2.20％，其余为Fe.
6 根据权利要求1或5所述压缩机活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂，其特征在于所述高速工具钢的硬度HRC为58～65。
7 根据权利要求1或5所述的压缩机活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂，其特征在于所述高速工具钢叶片的浸硫氮化处理工艺为：(1)将含硫磺的氰酸(MCNO)为基本盐的碱金属盐在565±5℃条件下加热保温；(2)将待加工叶片浸入熔化的盐浴中，在其表面附近形成化合物层，在该化合物层下层，形成氮原子扩散于母材的扩散层。
8 根据权利要求1或7所述的压缩机活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂，其特征在于所述高速工具钢的化合物层由硫化物和氮化物组成的多孔质层及在其下面为氮化物(主要成分为Fe3N)的单一组织组成，所述化合物层的厚度小于30μm。
9 根据权利要求1或5所述的压缩机活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂，其特征在于所述叶片的扩散层(在垂直长度方向切断，使用显微维氏硬度计，载荷为2.94N，测定位置距表面30μm深度处)的硬度在HMV800以上。
10 根据权利要求1或5所述的压缩机活塞基材和与之相匹配的叶片基材及润滑剂，其特征在于所述润滑剂烷基苯油的粘度为22±10cSt。
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|---|---|---|---|---|
| CN102472282A (zh) * | 2009-08-27 | 2012-05-23 | 松下电器产业株式会社 | 具有氢氟烯烃制冷剂气体和高速工具钢叶片的旋转叶片式压缩机 |
| US8939742B2 (en) | 2009-06-19 | 2015-01-27 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Compressor with steel and cast iron sliding materials |
| CN107177800A (zh) * | 2017-05-14 | 2017-09-19 | 合肥鼎鑫模具有限公司 | 一种数控铣床铣刀用高速工具钢及其制造方法 |
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2000
- 2000-09-08 CN CN 00125103 patent/CN1279285C/zh not_active Expired - Lifetime
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