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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Dies beansprucht die Vorteile der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/599,042, eingereicht am 15. Februar 2012 und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/720,226, eingereicht am 30. Oktober 2012. Die Inhalte von diesen beiden Anmeldungen werden durch Bezugnahme aufgenommen, als ob sie in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke hierin dargelegt wären.
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HINTERGRUND
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Diese Ofenlegung betrifft Pulvermetallformulierungen enthaltend Festschmierstoffe und betrifft weiterhin Pulvermetallteile wie beispielsweise Scrollverdichter, die unter Verwendung dieser Pulvermetallformulierungen hergestellt wurden.
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Scrollverdichter werden in der Regel zum Verdichten von Gasen oder Kältemitteln verwendet. In einem solchen Scrollverdichter werden zwei Teile so angebracht, dass er verschachtelte und freie Spiralabschnitte hat. Die Spiralabschnitte können als Evolventen, Spiralen oder andere derartige Kurven geformt sein.
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Während des Betriebs des Scrollverdichters wird ein Spiralabschnitt relativ zu dem anderen Spiralabschnitt rotiert. Diese Bewegung der Spiralabschnitte relativ zueinander bewirkt, dass die Kontaktpunkte zwischen den beiden Spiralabschnitten variieren. Diese wechselnden Kontaktpunkte zwischen den Spiralen, wenn sie über eine längere Zeit erfolgt, kann zu Zwangsbewegung und zur Verdichtung von Gasen und/oder Kältemittel zwischen den zwei Teilen führen.
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Wie oben erwähnt, können die Teile für einen Scrollverdichter relativ komplexe Geometrien aufweisen (beispielsweise können sie eine Evolventen- oder Spiralform aufweisen) und können schwierig herzustellen sein. Da die Pulvermetallurgie gut geeignet ist, um bestimmte komplexe Geometrien und hohe Teilvolumina zu verarbeiten, wurden Pulvermetallprozesse erforscht um Spiralabschnitte eines Scrollverdichters oder, noch ehrgeiziger, alles vom Scrollverdichter herzustellen.
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Pulvermetallteile können in der folgenden Weise hergestellt werden. Ein Pulvermetall-Ausgangsmaterial wird unter Druck unter Verwendung eines Modellform- und Werkzeugsatzes aus einem losen Pulvermetall zu einen Pulvermetallpressling verdichtet. Dieser Pulvermetallpressling hat eine Form, die relativ nahe an, jedoch geringfügig größer als die Form des endgültigen gewünschten Teils ist. Dieser Pulvermetallpressling wird dann gesintert, um zu bewirken, dass die benachbarten Pulvermetallpartikel ineinander diffundieren und unter Ausbildung von Hälsen verbunden werden. Dieses Sintern wird typischerweise knapp unterhalb der Schmelztemperatur des Pulvermetallmaterials durchgeführt, aber in einigen Fällen kann eine flüssige Phase während des Sinterns ebenfalls ausgebildet werden. Im Vergleich zu dem anfänglichen Pulvermetallpressling bildet das gesinterte Pulvermetall ein viel stärkeres Sinterteil, das einer Vielzahl von Endbearbeitungsprozessen (wie beispielsweise Spanen, Schleifen, Entgraten und so weiter), einer Nacharbeitung (wie beispielsweise Schmieden oder Prägen) ausgesetzt werden kann oder einfach wie gesintert verwendet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Pulvermetallformulierung wird offenbart, die besonders nützlich bei der Herstellung von Pulvermetallscrollverdichter ist. Diese Pulvermetallformulierung beinhaltet einen Festschmierstoff, wie beispielsweise Talkum oder Bornitrid, mit dem das Pulvermetallbildungsverfahren durchgeführt wird, sodass der Festschmierstoff Teil des endgültigen Pulvermetallscrollverdichters ist. In einem anderen Beispiel ist der Festschmierstoff ein nickelbeschichtetes Graphitpulver. In einigen Formen wird der Festschmierstoff mit den anderen Bestandteilen des Pulvermetallmaterials vermischt. Diese Festschmierstoffe bleiben bei den erhöhten Prozesstemperaturen, die während des Sinterns des Pulvermetalls gebraucht werden, stabil und sind, zumindest zu einem gewissen Grad, nach dem Sintern an der Oberfläche des Pulvermetallteils vorhanden.
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Unter Verwendung dieses Pulvermetalls als Ausgangsmaterial, kann ein Scrollverdichter hergestellt werden, der einen Festschmierstoff enthält. Unter anderem fördert dieser Festschmierstoff einen geschmeidigen Kontakt zwischen den Spiralen mit reduzierter Reibung. Der Festschmierstoff ist auch inert, sodass es keine Bedenken gibt, wenn er beispielsweise zum Komprimieren eines Kühlmittels verwendet wird.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Pulvermetallscrollverdichter bereitgestellt. Der Pulvermetallscrollverdichter beinhaltet eine Nabe und eine Spirale, die miteinander verbunden sind, in der ein Pulvermetall zumindest einen Teil des Pulvermetallscrollverdichters inklusive der Spirale ausbildet. Das Pulvermetall enthält Eisenpulver, Kohlenstoff in einer Menge von weniger als 0,9 Gew.-% des Pulvermetalls und einen Festschmierstoff in dem Pulvermetall.
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Das Eisenpulver und der Festschmierstoff können miteinander vor dem Verdichten und Sintern des Pulvermetallscrollverdichters vermischt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltungsform kann der Festschmierstoff 0,25 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% des Pulvermetalls umfassen und das Pulvermetall kann nur Eisenpulver, Kohlenstoff und den Festschmierstoff beinhalten und im Wesentlichen frei von anderen Bestandteilen sein.
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Jedoch kann in anderen Ausgestaltungsformen das Pulvermetall auch andere Bestandteile enthalten. Beispielsweise kann das Pulvermetall ferner Kupferpulver (das elementares Kupferpulver sein kann) in einer Menge von weniger als 3,0 Gew.-% des Pulvermetalls beinhalten. In dieser Ausgestaltungsform können das Eisenpulver, das Kupferpulver und der Festschmierstoff vor dem Verdichten und Sintern des Pulvermetallscrollverdichters miteinander vermischt werden und das Pulvermetall kann nur Eisenpulver, Kohlenstoff, Kupferpulver und den Festschmierstoff beinhalten und im Wesentlichen frei von anderen Bestandteilen sein.
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Verschiedene Typen von Festschmierstoffen sind für die Verwendung in den Pulvermetallen geeignet. Zur Bereitstellung der Schmierfunktion in der finalen Komponente, sollte der Festschmierstoff fähig sein, das Verdichten und den Sinterprozess zu überstehen (zum Beispiel nicht bei den Sintertemperaturen zu verbrennen). Somit wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass die Festschmierstoffe, auf welche verwiesen wird, keine typischen Gleitmittel, Wachse oder Bindemittel sind, die herkömmlicherweise verwendet werden, damit die verdichteten Pulvermetallteile ihre Form beibehalten oder sich aus dem Verdichtungswerkzeug lösen, wie diese herkömmlichen Schmiermittel, Wachse, Bindemittel, die verwendet werden und während des anfänglichen Ausbrennens und/oder des Sintervorgangs verloren gehen. Dementsprechend verbleiben viele der hierin beschriebenen Festschmierstoffe in einem Fe-C- oder einem Fe-Cu-C-System auch während der Verarbeitung bei Temperaturen von beispielsweise bis zu 1080°C inert und stabil.
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Ein Festschmierstoff, der verwendet werden kann, ist Talk (Mg3Si4O10(OH)2). Der Talk kann eine nominale mittlere Partikelgröße (d50) von 15 bis 25 Mikrometern haben.
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Ein weiterer Festschmierstoff, der verwendet werden kann, ist hexagonales Bornitrid (BN). Das hexagonale Bornitrid kann eine nominale mittlere Partikelgröße (d50) von 5 bis 30 Mikrometern haben.
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Der Festschmierstoff kann in Form eines nickelbeschichteten Graphit-Pulvers bereitgestellt werden. In diesem Fall kann der Kohlenstoff in einer Menge von weniger als 0,9 Gew.-% des Pulvermetallmaterials vorhanden sein, exklusive des Graphits des nickelbeschichteten Graphitpulvers (da das Graphitpulver nicht wesentlich zu dem Kohlenstoffgehalt des Eisens beiträgt). Eine Nickelbeschichtung des nickelbeschichteten Graphitpulvers kann das Graphit im Wesentlichen umhüllen, um das Graphit beim Sintern des Pulvermetallscrollverdichters zu schützen und zu verhindern, dass sich das Graphit mit dem Eisenpulver verbindet. Ein Nickelgehalt des nickelbeschichteten Graphit-Pulvers kann in einem Bereich von 55 bis 80 Gew.-% liegen, wobei der Rest Graphit ist. Ein Gesamtgehalt an Graphit im Pulvermetallscrollverdichter kann im Bereich von 0,5 bis 5,0 Gew.-% oder enger 1,0 bis 3,0 Gew.-% liegen, exklusive des Kohlenstoffs in einer Menge von weniger als 0,9 Gew.-% des Pulvermetallmaterials. Das nickelbeschichtete Graphitpulver kann eine mittlere Partikelgröße von etwa 100 Mikrometern haben.
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Gemäß einem anderen Aspekt wird ein Pulvermetall zur Verfügung gestellt, wie ein Pulvermetall, das für einen Pulvermetallspiralverdichter der oben beschriebenen Art verwendet werden kann. Das Pulvermetall enthält Eisenpulver, Kohlenstoff in einer Menge von weniger als 0,9 Gew.-% des Pulvermetallmaterials und einen Festschmierstoff. Das Eisenpulver und der Festschmierstoff werden miteinander vermischt.
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In einer Ausgestaltungsform des Pulvermetalls, kann das Pulvermetall Eisenpulver, Kohlenstoff, dem Festschmierstoff enthalten und im Wesentlichen frei von anderen Bestandteilen sein.
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In einer anderen Ausgestaltungsform kann das Pulvermetall ferner ein Kupferpulver (wie beispielsweise ein elementares Kupferpulver) in einer Menge von weniger als 3,0 Gew.-% des Pulvermetalls enthalten. Das Eisenpulver, das Kupferpulver und der Festschmierstoff können miteinander vermischt werden und das Pulvermetall kann Eisenpulver, Kohlenstoff, Kupferpulver und den Festschmierstoff beinhalten und im Wesentlichen frei von anderen Bestandteilen sein.
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Der Festschmierstoff kann 0,25 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% des Pulvermetalls betragen. Aus den oben genannten Gründen bezüglich des Verbleibens des Festschmierstoffes in dem finalen Teil, kann der Festschmierstoff in einem Fe-C- oder einem Fe-Cu-C-System auch während der Verarbeitung bei Temperaturen von bis zu 1080°C inert und stabil bleiben.
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In einer Ausführungsform des Mettalpulvers kann der Festschmierstoff Talk (Mg3Si4O10(OH)2) sein. Der Talk kann eine nominale mittlere Partikelgröße (d50) von 15 bis 25 Mikrometern haben.
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In einer anderen Ausführungsform kann der Festschmierstoff hexagonales Bornitrid (BN) sein. Das hexagonale Bornitrid kann eine nominale mittlere Partikelgröße (d50) von 5 bis 30 Mikrometern haben.
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In noch einer anderen Ausführungsform kann der Festschmierstoff ein nickelbeschichteten Graphit-Pulver sein und in der der Kohlenstoff in einer Menge von weniger als 0,9 Gew.-% des Pulvermetallmaterials vorhanden ist, exklusive des Graphits des nickelbeschichteten Graphitpulvers.
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Eine Nickelbeschichtung des nickelbeschichteten Graphitpulvers kann das Graphit im Wesentlichen umhüllen, um das Graphit beim Sintern des Pulvermetallscrollverdichters zu schützen und zu verhindern, dass sich das Graphit mit dem Eisenpulver verbindet. Ein Nickelgehalt des nickelbeschichteten Graphit-Pulvers kann in einem Bereich von 55 bis 80 Gew.-% liegen, wobei der Rest Graphit ist. Eine Gesamtgehalt an Graphit im Pulvermetallscrollverdichter kann in dem Bereich von 0,5 bis 5,0 Gew.-% oder enger 1,0 bis 3,0 Gew.-% liegen, exklusive des Kohlenstoffs in einer Menge von weniger als 0,9 Gew.-% des Pulvermetallmaterials. Das nickelbeschichtete Graphitpulver kann eine mittlere Partikelgröße von etwa 100 Mikrometern haben.
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Ein Teil kann unter Verwendung einer der hierin beschriebenen Pulvermetallformulierung durch Verdichten und Sintern des Pulvermetalls unter Ausbildung einer Teils hergestellt werden. Der Festschmierstoff bleibt während des gesamten Verfahrens erhalten und ist im ganzen Teil inklusive der Oberflächen des Teils fein verteilt. Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn diese Oberfläche des Teils eine Auflagefläche ist, sodass der Festschmierstoff als Schmierstoff auf dieser Oberfläche dienen kann.
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Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich. Was folgt ist lediglich eine Beschreibung von einigen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Um den vollen Umfang der Erfindung zu bestimmen, sollte die Ansprüche betrachtet werden, da diese bevorzugten Ausführungsformen nicht dazu gedacht sind, um die einzigen Ausführungsformen im Umfang der Ansprüche zu sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Draufsicht eines einteiligen Scrollverdichters, die die Nabenseite zeigt.
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2 ist eine perspektivische Unteransicht des Scrollverdichters gemäß 1, die die Spiralenseite zeigt.
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3 ist eine Draufsicht auf den Scrollverdichters gemäß 1.
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4 ist eine Querschnittsansicht des Scrollverdichters entlang der Linie 4-4 von 3.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme zunächst auf die
1 bis
4 wird ein einteiliger Scrollverdichter
100 gezeigt. Der Pulvermetallscrollverdichter
100 kann aus einem einzigen Pulvermetallpressling unter Verwendung des Pulvermetallprozesses gemäß dem Verfahren wie es in der internationalen PCT Veröffentlichung Nr.
WO 2010/135232 beschrieben ist, später in der nationalen Phase als US Anmeldung mit der Seriennummer 13/320,867 und veröffentlicht als
US 2012/0118104 , die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
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Um darüber im Klaren zu sein, gemäß der vorliegenden Beschreibung kann die Pulvermetallformulierung verwendet werden, um separat einen oder mehrere Abschnitte des Teils oder das vollständige Teil herzustellen, unter Verwendung von beispielsweise den Methoden wie sie in der internationalen PCT Veröffentlichung Nr.
WO 2010/135232 und der US Patentanmeldung
US 2012/0118104 beschrieben werden. Allerdings sollten die Details der Struktur und die verwendeten Prozesse zur Herstellung des Scrollverdichters nicht auf die explizit aufgeführten Strukturen und Methoden beschränkt werden. Dementsprechend sind die nachfolgend beschriebenen Scrollverdichter dazu gedacht veranschaulichend aber nicht einschränkend zu sein.
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Der Scrollverdichter 100 ist ein Pulvermetallteil, das durch Zusammendrücken entlang einer Verdichtungsachse A-A ausgebildet wird. der Scrollverdichter 100 umfasst einen einen Flansch 102, eine Nabe 104 und eine Spirale 106. Der Flansch 102 hat eine Oberseite 108 und eine Unterseite 110, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Achse A-A erstrecken und die im wesentlichen eben und parallel zueinander sind. Zwei Befestigungsschlitze 112 sind um einen Außenumfang des Flansches 102 ausgebildet, um den Spiralverdichter 100 an ein anderes Element in einer Kühlanordnung oder dergleichen anzubringen.
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Die Nabe 104 erstreckt sich axial von der Oberseite 108 des Flansches 102. Die Nabe 104 ist im allgemeinen zylindrisch geformt und weist eine radial nach außen gerichtete Oberfläche 114, eine radial nach innen gerichtete Oberfläche 116 und eine axiale Oberseite 118 auf. Sowohl die radial nach außen gerichtete Oberfläche 114 und die radial nach innen gerichtete Oberfläche 116 können eine leichte Verjüngung aufweisen, wie sie sich von der Oberseite 108 des Flansches 102 zu der axialen Oberseite 118 erstrecken. Durch eine Verjüngung kann die Scrollverdichter 100 während des Ausstoßprozess leichter von den Werkzeug-Mitglieder getrennt werden.
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Die Spirale 106 erstreckt sich axial von der Unterseite 110 des Flansches 102. Die Spirale 106 ist eine spiralförmige Wand, die sich relativ zu der A-A Achse hochwindet. Als solche umfasst die Spirale 106 ein inneres Wandende 120 und ein äußeres Wandende 122 mit einer im allgemeinen radial nach außen gerichteten Oberfläche 124 und einer im allgemeinen radial nach innen gerichtete Oberfläche 126, die zwischen den Enden 120 und 122 verlaufen. Diese Flächen 124 und 126 verlaufen im allgemeinen parallel zueinander, während sie sich von der A-A Achse wegwinden und eine spiralförmige Wand mit gleichbleibender Dicke ausbilden. Eine axiale Bodenfläche 128 der Spirale 106 ist ebenfalls spiralförmig. Abermals können die im allgemeinen radial nach außen gerichtete Oberfläche 124 und die im allgemeinen radial nach innen gerichteten Oberfläche 126 eine Verjüngung aufweisen, um den Ausstoßprozesses aus dem Werkzeug und dem Formeinsatz während der Verdichtung des Pulvermetalls zu erleichtern.
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In der dargestellten Form ist die Spirale einer Archimedischen Spirale ähnlich, das heißt, wenn eine radiale Linie relativ zu der A-A Achse gezeichnet ist, wird ein Kanal 130 zwischen den im allgemeinen radial nach außen und nach innen gerichteten Oberflächen 124 und 126 ausgebildeten, der ebenfalls im Wesentlichen eine konstante Breite aufweist, unabhängig vom Abstand zur A-A Achse. Jedoch können auch andere Evolventen-Geometrien verwendet werden und nichts sollte die Scrollverdichter-Geometrie auf das begrenzen, was in den 1 bis 4 dargestellt ist.
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Ein Teil mit dieser Geometrie könnte nicht einfach als ein einheitlicher Pulvermetallpressling durch ein herkömmliches Pulvermetallverdichtungsverfahren hergestellt werden. Typischerweise werden oberen Merkmale wie die Nabe 104 durch den Transfer von Pulvermetall innerhalb des Formhohlraums mittels Pulvertransferbewegungen der unteren Werkzeugelemente ausgebildet. Wenn das Pulver übertragen wird, muss das Pulverfüllgut zu finales Teil Verhältnis entlang der vertikalen Säulen des Teils etwa 2:1 betragen, um ein Teil zu erhalten, das eine relative einheitliche Dichte nach dem Verdichtungsprozess aufweist.
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Ein Vergleich von einem horizontalen Querschnitt durch die Nabe
104 und einem horizontalen Querschnitt durch die Spirale
106 würde zeigen, dass es Bereiche von Pulvermetall in der Nabe
104 gibt, die nicht in der Spirale
106 gefunden werden, und Bereiche von Pulvermetall in die Spirale
106, die nicht in der Nabe
104 zu finden sind. Somit sind herkömmliche Werkzeug- und Formenbau-Sets unfähig, eine Pulvertransferbewegung durchzuführen, die ein akzeptables Pulverfüllgut zu finales Teil Verhältnis in einer Komponente mit diesen Geometrien bereitstellt. Stattdessen werden die Hub- und Scroll-Abschnitte separat konventionell verdichtet und dann anschließend miteinander verbunden. Jedoch beschreiben die internationalen PCT-Veröffentlichung Nr.
WO 2010/135232 und die US-Patentanmeldung Nr.
US 2012/0118104 Wege zur Herstellung eines einheitlichen Teils. Teile, die unter Verwendung von beiden – dem konventionellen und dem verbesserten – Verfahren hergestellt werden, werden als innerhalb des Umfangs dieser Erfindung angesehen.
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Es wird nun auf die Pulvermetallformulierung eingegangen. Die Pulvermetalle, die zur Herstellung dieses Pulvermetallscrollverdichters verwendet werden, enthalten Eisenpulver (entweder elementares oder vorlegiertes Eisen), Kohlenstoff in einer Menge von weniger als 0,9 Gew.-% des Pulvermetalls und einen Festschmierstoff in einer Menge zwischen 0,25 Gew.-% und 3,0 Gew.-% des Pulvermetalls. Andere elementare Zugaben, wie beispielsweise Kupfer (Cu) und Nickel (Ni), können ebenfalls enthalten sein. Jedoch ist die Pulvermetallformulierung relativ simpel, sodass nicht mehr als diese aufgeführten Bestandteile erforderlich sind, jedoch können aber Spuren von anderen Elementen, die die Eigenschaften des Pulvermetall nicht wesentlich beeinflussen, enthalten sein.
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Das Mischen der verschiedenen Pulverbestandteile kann unter Verwendung von herkömmlichen Mitteln, wie V-Mischer oder Doppelkonusmischer, erfolgen. Die verschiedenen Pulverbestandteile können zusätzlich zu dem Festschmierstoff zusammen mit Pressgleitmitteln (z. B. Lithiumstearat, Licowax usw.) vermischt werden.
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In einer Ausgestaltungsform kann der Festschmierstoff für diese Pulvermetallformulierung Talk sein, das auch als hydratisiertes Magnesiumsilikat bekannt ist und die chemische Formel Mg3Si4O10(OH)2 hat. Wenn es als Festschmierstoff verwendet wird, können gewisse Mengen an Quarzverunreinigungen im Talk vorhanden sein. Wenn Talk als Festschmierstoff verwendet wird, kann der Talk vorzugsweise in Pulverform mit einer nominale mittlere Partikelgröße (d50) von 15 bis 25 Mikrometern zur Verfügung gestellt werden.
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In einer anderen Ausgestaltungsform kann der Festschmierstoff für diese Pulverformulierung ein hexagonales Bornitrid (BN) sein. Wenn es als Festschmierstoff verwendet wird, kann das Bornitrit vorzugsweise in Pulverform mit einer nominale mittlere Partikelgröße (d50) von 5 bis 30 Mikrometern zur Verfügung gestellt werden.
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Ein weiterer Ansatz, um einen in-place-Festschmierstoff in einer Pulvermetallkomponente zu schaffen, ist, ein nickelbeschichtetes Graphitpulver als Festschmierstoff zu verwenden. Die Nickelbeschichtung schützt das Graphit während des Sinterns und unterbindet ein Verbinden des Graphits mit dem Eisenpulver. Im fertigen Produkt schützt und bewahrt die Beschichtung das Graphit, bis zum Bruch der Nickelschicht während der Verwendung der Komponente (z. B. Bruch aufgrund der Beanspruchung der Oberflächen) um den Graphitschmierstoff freizugeben. Das nickelbeschichtete Graphit hat einen Nickelgehalt im Bereich von 55 bis 80 Gew.-%, wobei der Rest Graphit ist. Das nickelbeschichtete Graphitpulver kann eine mittlere Partikelgröße von etwa 100 Mikrometern haben. Die Graphitgröße kann grob (Tyler mesh –120/+230 bei 88–98% oder einem Bereich von 115 bis 65 Mikrometern) bis fein (Tyler Maschenweite –120/+270 bei > 85% und –270/+325 < 15% oder in einem Bereich von 115 bis 43 Mikrometern) sein, wobei beides eine kleine Menge an mehr groben und feinen Partikelgrößen hat (< 5 Gew.-%). Der Festschmierstoff wird zu der Mischung zugegeben, um einen Graphit-Gehalt von 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% bereitzustellen, obwohl angenommen wird, dass ein Graphit-Bereich von 1 Gew.-% bis 3 Gew.-% typisch für die meisten Anwendungen ist. Dieses Graphit ist exklusive des Kohlenstoffgehalts in dem Pulvermetall, der verwendet wird, um die metallurgischen Eigenschaften des Eisenpulvers zu modifizieren.
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Insbesondere enthält diese Pulvermetallformulierung das Pulver für den Festschmierstoff als beigemischten Bestandteil in dem Pulvermetall. Der beigemischte Festschmierstoff ist innert in Fe-C, Fe-Cu-C und anderen Pulvermetallmischungen während der Verarbeitung bei Temperaturen von etwa 1180°C. Dies bedeutet, dass auch nachdem das Pulvermetall verdichtet und zum fertigen Teil gesintert wurde, jegliches oder ein wesentlicher Teil des Festschmierstoffs erhalten bleibt.
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Der Festschmierstoff hilft bei der Verringerung von Reibungswärme und Abplatzungen/Abnutzung in einem System mit Hin- und Herbewegungen unter mechanischer Belastung, wie denen, die in einem Scrollverdichter verwendet werden (und insbesondere in dem Spiralteil des Scrollverdichters). Der Festschmierstoff ist gegenüber Haftung resistent und verursacht keinen nennenswerten Widerstand mit einer Bewegung des Scrollverdichters. Die Aufnahme des Festschmierstoffs erfolgt am besten in Pulvermetallteile mit ferritischen/perlitischen Gefüge und ihre Aufnahme kann auch verwendet werden um die Spanbarkeit zu verbessern.
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In einer speziellen Ausführungsform, die besonders vorteilhaft für Pulvermetallscrollverdichter ist, kann die Pulvermetallformulierung so gestaltet sein, dass sie weniger als 0,9 Gew.-% Kohlenstoff, weniger als 3,0 Gew.-% Kupfer und zwischen 0,25 bis 3,0 Gew.-% eines Festschmierstoffs enthält, wobei der Rest des Pulvers elementares Eisen ist ohne andere wesentlichen Zusätze. Auch dies ist eine relativ einfache Pulverformel, die keine große Anzahl von Legierungselementen enthält.
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Pulver-Metall-Formulierungen, wie sie oben beschrieben sind, können vorbereitet und dann zu einem gesinterten Pulvermetallteil verarbeitet werden, durch Verdichten des Pulvers zu einem Pulvermetallpressling und anschließendem Sintern des Pulvers. Es wird erwogen, dass solche Teile als Einheitskörper verdichtet werden könnten oder aus separat verdichteten Komponenten gebildet werden, die anschließend zusammengefügt werden, um ein einziges endgültiges Teil zu bilden. Es wird jedoch erwogen, dass jeder Abschnitt eines Teils, das aus verschiedenen verbundenen Abschnitten hergestellt wurde, das Pulvermetall enthaltend den Festschmierstoff, in solchen Abschnitten enthält, in denen der Festschmierstoff am meisten erwünscht wird. Zum Beispiel kann der Spiralabschnitt eines Scrollverdichters mit dem oben beschriebenen Pulver hergestellt werden, während der andere Abschnitt der mit dem Spiralabschnitt verbunden ist, aus einem Pulvermetallmaterial besteht, das keinen Festschmierstoff enthält. Natürlich schließt nichts aus, dass beide Abschnitte einer mehrteiligen Komponente aus einem Pulver, das einen Festschmierstoff enthält, bestehen, auch wenn sie verbunden sind.
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Insgesamt ermöglicht dieses Verfahren herkömmliche Verdichtungsverfahren in starren Matrizen und beseitigt die anschließende Infiltration eines Festschmierstoffs in die porösen Sinterkörper nach dem Sintern.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass verschiedene andere Modifikationen und Variationen der bevorzugten Ausführungsformen innerhalb des Geistes und Umfangs der Erfindung vorgenommen werden können. Daher sollte die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sen. Um den vollen Umfang der Erfindung zu ermitteln, sollten die nachstehenden Ansprüche referenziert werden.
