ES2613852T3

ES2613852T3 - Hierro colado de aleación y método de fabricación de pistón oscilante usando el mismo

Info

Publication number: ES2613852T3
Application number: ES12850028.7T
Authority: ES
Inventors: Jaebong PARK
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2017-05-26
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: AU2012337621A1; WO2013073821A1; EP2780487B1; CN103946407A; US20130118652A1; AU2012337621B2; EP2780487A1; KR20130054102A; EP2780487A4; CN103946407B; JP2015505342A; KR101404754B1; JP5763846B2

Abstract

Un pistón oscilante de hierro colado de aleación para un compresor rotatorio que consiste en, en peso: 3,0 - 3,5 % de carbono (C); 2,2 - 2,4 % de silicio (Si); 0,5 - 1,0 % de manganeso (Mn); 0,1 - 0,3 % de fósforo (P); 0,06 - 0,08 % de azufre (S); 0,7 - 1,0 % de cromo (Cr); 0,6 - 1,0 % de cobre (Cu); y equilibrio de Fe e impurezas inevitables, en el que el pistón oscilante de hierro colado de aleación tiene una estructura de matriz de martensita y un 3 - 8 % en volumen de estructura de esteadita. en el que el grafito precipitado en la estructura de matriz de martensita es un 85 % o más de grafito de tipo A en forma de escamas, y en el que el pistón oscilante de hierro colado de aleación tiene una dureza de Rockwell de 45 - 55 HRC.

Description

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DESCRIPCION

Hierro colado de aleacion y metodo de fabricacion de piston oscilante usando el mismo

La presente invencion se refiere a un piston oscilante de hierro colado de aleacion para un compresor rotatorio y un metodo de fabricacion de dicho piston oscilante para un compresor rotatorio.

Generalmente, un compresor incluye un motor de impulsion para generar una fuerza de impulsion en un espacio interno de una cubierta, y una unidad de compresion acoplada al motor de impulsion y comprimir un refrigerante. El compresor se puede clasificar en diversos tipos de acuerdo con un metodo de compresion de refrigerante. Por ejemplo, en el caso de un compresor rotatorio, la unidad de compresion incluye un cilindro para formar un espacio de compresion, un alabe para impulsar la fuerza de compresion del cilindro al interior de una camara de succion y una camara de descarga, una pluralidad de miembros de cojinete para soportar el alabe y formar el espacio de compresion junto con el cilindro, y un piston oscilante montado de forma rotatoria en el cilindro.

El alabe se inserta en una rendija de alabe del cilindro, y el espacio de compresion esta dividido en dos partes a medida que el final del alabe se fija a la circunferencia externa del piston oscilante. Durante el proceso de compresion, el alabe se desliza de forma continua en la rendija del alabe. En este caso, el alabe debena presentar una resistencia elevada y elevada resistencia a la abrasion, ya que debena entrar en contacto de forma continua con un refrigerante de alta temperatura y alta presion, y mantener un estado unido al piston oscilante y el cojinete para evitar la fuga de refrigerante.

Igual que el alabe, tambien se requiere que el piston oscilante tenga elevada resistencia a la abrasion, ya que desarrolla un movimiento de deslizamiento por medio de contacto lineal del alabe al tiempo que esta en contacto con la superficie circunferencial interna del cilindro.

El documento EP 1 688 506 A1 divulga una grna de alabe de fundicion gris sometido a aleacion.

El documento JP 2006-206986 divulga hierro colado que tiene excelente resistencia a la corrosion y resistencia al desgaste.

El documento JP 10-081934 describe un material de grna deslizante para partes de alta temperatura capaz de soportar temperatura elevada sin deterioro de la trabajabilidad.

El documento JP 57-194241 describe hierro colado que tiene una resistencia al desgaste mejorada por medio de adicion de cantidades espedficas de Cu y Ca a hierro colado fundido que contiene P para aumentar el numero de celulas eutecticas durante la solidificacion y para distribuir esteadita de forma fina y uniforme.

No obstante, el piston oscilante convencional tiene los siguientes problemas. En primer lugar, a medida que se forma el piston oscilante convencional por medio de hierro colado que tiene la dureza (HRC) de 30~40, puede experimentar abrasion cuando se somete el compresor a impulsion durante un largo penodo de tiempo. Esto puede provocar fuga de refrigerante. Especialmente, un lubricante nuevo tal como HFC que sustituye CFC, cuyo uso se ha interrumpido debido a la destruccion de la capa de ozono, tiene una funcion de lubricacion menor que cFc. Ademas, a medida que el compresor tiene una velocidad de impulsion mayor o mayor presion de impulsion por parte de un inversor para reducir el consumo energetico, se requiere que el piston oscilante tenga una mayor resistencia a la abrasion que el convencional.

Con el fin de mejorar la resistencia a la abrasion, el piston oscilante convencional se fabrica a partir de hierro colado de aleacion obtenido por medio de adicion de diversos tipos de elementos sobre fundicion gris. Mas espedficamente, se anaden Mo, Ni, Cr, etc. a fundicion gris para mejorar la resistencia a la abrasion o la dureza. No obstante, el elevado coste de Mo, Ni, Cr, etc., que corresponde a un 40 % del coste de material del hierro colado de aleacion, puede provocar un aumento del coste de fabricacion.

Solucion al problema

Por tanto, un objetivo de la presente invencion es proporcionar un hierro colado de aleacion para fabricacion de un piston oscilante que tenga un coste menor que la tecnica convencional.

Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un metodo de fabricacion de un piston oscilante con menor coste que la tecnica convencional.

Para lograr estas y otras ventajas y, de acuerdo con la finalidad de la presente invencion, tal y como se viene realizando y se describe ampliamente en la presente memoria, se proporciona un piston oscilante de hierro colado para un compresor rotatorio de acuerdo con la reivindicacion 1 que consiste, en peso, en un 3,0~3,5% de carbono (C), 2,2~2,4 % de silicio (Si), 0,5~1,0 % de manganeso (Mn), 0,1~0,3 % de fosforo (P), 0,06-0,08 % de azufre (S), 0,7~1,0 % de cromo (Cr), 0,6-1,0 % de cobre (Cu) y un equilibrio formado por Fe e impurezas inevitables, en el que un 3-8 % de la estructura de esteadita esta formado en volumen.

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El piston oscilante de hierro colado de aleacion experimenta un procesado termico que incluye templado y atemperado. El templado se lleva a cabo manteniendo el piston oscilante de hierro colado de aleacion a 900+10 °C durante 90-150 minutos, despues enfriando en aceite el piston oscilante de hiero colado de aleacion hasta 50-90 °C, y despues manteniendo el hierro colado de aleacion a 50-90 °C durante 5-7 horas.

El atemperado se puede llevar a cabo manteniendo el piston oscilante de hierro colado de aleacion a 250 + 10 °C durante 150-210 minutos, y despues enfriando el piston oscilante de hierro colado de aleacion a temperatura ambiente al aire.

El piston de hierro colado de aleacion atemperado tiene una dureza de Rockwell de 45-55.

Para lograr estas y otras ventajas y de acuerdo con la finalidad de la presente invencion, tal y como viene realizado y ampliamente descrito en la presente memoria, tambien se proporciona un metodo de fabricacion de un piston oscilante para un compresor rotatorio de acuerdo con la reivindicacion 2, comprendiendo el metodo: una etapa de fusion para preparar un metal fundido que comprende de 3,0-3,5 % de carbono (C), 2,2-2,4 % de silicio (Si), 0,5-1,0% de manganeso (Mn), 0,1-0,3% de fosforo (P), 0,06-0,08% de azufre (S), 0,7-1,0% de cromo (Cr), 0,6-1,0 % de cobre (Cu) y un equilibrio formado por Fe e impurezas inevitables; una etapa de colada para verter el metal fundido en un molde y enfriar por medio de preparacion de un semi-producto en el que se forma un 3-8 % de estructura de esteadita en volumen; una etapa de molienda para moler el semi-producto enfriado hasta obtener una forma prescrita; y una etapa de procesado termico para procesar termicamente el semi-producto molido para obtener una dureza de 45-55.

La etapa de procesado termico incluye templado y atemperado. El templado se lleva a cabo manteniendo el hierro colado de aleacion a 900 + 10 °C durante 90-150 minutos, despues enfriando en aceite el hierro colado de aleacion hasta 50-90 °C, y despues manteniendo el hierro colado de aleacion a 50-90 °C durante 5-7 horas. Y, el atemperado se lleva a cabo manteniendo el hierro colado de aleacion a 250 + 10 °C durante 150-210 minutos, y despues enfriando el hierro colado de aleacion a temperatura ambiente al aire.

Efectos ventajosos de la invencion

La presente invencion puede tener las siguientes ventajas.

El piston oscilante de la presente invencion se puede fabricar de forma barata minimizando la cantidad de Cr costoso, o mediante la exclusion de Ni y Mo, y puede tener una propiedad mecanica suficiente.

Especialmente, a medida que se anade la cantidad apropiada de Cu al hierro colado, se puede mejorar la funcion de corte, y se pueden mejorar mas la resistencia a la traccion y la resistencia a la abrasion.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es una vista en seccion de un compresor rotatorio que tiene un piston oscilante formado por hierro colado de aleacion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion,

La Figura 2 es una vista en corte transversal de una parte de compresion del compresor rotatorio de la Figura 1;

Las Figuras 3A a 3C son fotograffas que muestran la con una primera realizacion de la presente invencion;

Las Figuras 4A a 4C son fotograffas que muestran la con una segunda realizacion de la presente invencion;

Las Figuras 5A a 5C son fotograffas que muestran la con una tercera realizacion de la presente invencion;

Las Figuras 6A a 6C son fotograffas que muestran la con una cuarta realizacion de la presente invencion;

Las Figuras 7A a 7C son fotograffas que muestran la con una quinta realizacion de la presente invencion; y

Las Figuras 8A a 8C son fotograffas que muestran la con una sexta realizacion de la presente invencion.

Modo de la invencion

Ahora se hace referencia con detalle a las realizaciones preferidas de la presente invencion, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos adjuntos. Se pretende que la presente invencion abarque modificaciones, y variaciones de la presente invencion con la condicion de que se encuentren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.

estructura de matriz del hierro colado de aleacion de acuerdo

estructura de matriz de hierro colado de aleacion de acuerdo

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Ahora se proporciona una descripcion con detalle de un dispositivo de drenaje y un refrigerador que tienen lo mismo de acuerdo con una realizacion, con referencia a los dibujos adjuntos.

A continuacion, se explican las realizaciones preferidas del piston oscilante de hierro colado de aleacion de acuerdo con la presente invencion con mas detalle. En primer lugar, se explica esquematicamente un compresor rotatorio que tiene un piston oscilante formado por el hierro colado de aleacion con referencia a las Figuras 1 y 2.

Como se muestra en las Figuras 1 y 2, el compresor rotatorio comprende una parte de motor 20 y una parte de compresion 30 instalada en un recipiente hermetico 30. La parte de compresion 30 incluye un cilindro 31, un cojinete superior 32, un cojinete inferior 33, un piston oscilante 34, un alabe 35, etc. El numero de referencia 21 indica un estator, 22 indica un rotor, 23 indica un eje de rotacion, SP indica tubena de succion y DP indica una tubena de descarga.

El piston oscilante 34 adicionalmente incluye cromo (Cr) y cobre (Cu), asf como tambien elementos fundicion gris generales formado por (C), silicio (Si), manganeso (Mn), fosforo (P), azufre (S) y hierro (Fe), de manera que su dureza (HRC) pueda estar aproximadamente dentro del intervalo de 45 ~ 55. A continuacion, se explica cada elemento.

(1) Carbono (C): 3,0 ~ 3,5%

El carbono del hierro colado existe en forma de grafito (plombagina), o carburo expresado como Fe3C. La mayona del carbono existe en forma de carburo. Generalmente, se implementa una pequena cantidad de carbono en forma de carburo, lo que provoca la dificultad en la implementacion de una estructura de grafito en forma de escamas. Por tanto, la cantidad de carbono se ajusta para que sea igual a no mas de un 3,0 % para obtener una estructura uniforme de grafito en forma de escamas. Como la cantidad de carbono es grande, el punto de solidificacion disminuye. Esto resulta ventajoso a la hora de mejorar la aptitud de colada, pero provoca elevada fragilidad y afecta de manera negativa a la resistencia a la traccion debido a una cantidad excesiva de precipitacion de grafito. Es decir, cuando la saturacion de carbono (Sc) es de aproximadamente 0,8 ~ 0,9, el valor de resistencia a la traccion es el mas elevado. Por tanto, se puede obtener un gran resistencia a la traccion ajustando la cantidad maxima de carbono (C) en un 3,5 %.

(2) Silicio (Si): 2,2 ~ 2,4 %

Silicio es un elemento para acelerar la formacion de grafito, que sirve para precipitar carburo como plombagina de forma de descomposicion. Es decir, la adicion de silicio proporciona el mismo efecto de aumento de la cantidad de carbono. Ademas, el silicio contribuye a una estructura fina de grafito que existe en el hierro colado, provocando el desarrollo de la estructura de grafito en forma de escamas. La estructura de grafito en forma de escamas desarrollada se genera como grafito esferoidal por medio de magnesio o un agente de formacion de esferoides, etc. No obstante, silicio tambien sirve para mejorar la resistencia a la traccion mejorando la estructura de matriz de hierro colado cuando se anade al hierro colado en grandes cantidades. Es decir, si aumenta Si/C, disminuye la cantidad de grafito. Y, se mejora la resistencia a la traccion a medida que la estructura de la matriz se ve reforzada por alto contenido de silicio, lo cual se muestra de forma mas clara cuando se coloca un agente de inoculacion en el metal fundido. Desde este punto de vista, se determino que la cantidad de silicio estaba dentro del intervalo un 2,2 ~

2,4 %.

(3) Manganeso (Mn): 0,5 ~ 1,0 %

Manganeso es un elemento para la aceleracion de la fundicion blanca lo cual evita la formacion de grafito del carbono, y sirve para estabilizar el carbono combinado (es decir, cementita). Ademas, el manganeso es eficaz cuando se implementa una estructura de matriz de tipo perlita de hierro colado, ya que evita la precipitacion de ferrita e implementa una perlita fina. Especialmente, manganeso se combina con azufre incluido en el hierro colado, formando de este modo sulfuro de mangano. El sulfuro de mangano flota hasta la superficie del metal fundido, y se retira en forma de escoria o se solidifica. Entonces, el sulfuro de mangano permanece en el hierro colado como inclusion no metalica, evitando de este modo la generacion de sulfuro de hierro. Es decir, el manganeso tambien sirve para neutralizar el dano de azufre. La cantidad de manganeso viene determinada dentro del intervalo de 0,5 ~ 1,0 %, para aceleracion en hierro colado de tipo perlita y para la retirada de azufre.

(4) Cromo (Cr): 0,7 ~ 1,0 %

Cromo es un elemento que evita la formacion de grafito, y provoca hierro blanco cuando se anade al hierro colado de aleacion en grandes cantidades. Y, el cromo reduce la trabajabilidad mejorando en exceso la dureza. Por otra parte, el cromo estabiliza el carburo, y mejora la resistencia termica. Por consiguiente, se anadio un 0,7 ~ 1,0% de cromo al hierro colado para mejorar el rendimiento mecanico y la resistencia termica. Ademas, el cromo mejora la propiedad de templado, y estabiliza el hierro colado de perlita durante la transformacion eutectica. Especialmente, dado que cromo tiene una caractenstica similar a molibdeno en cuanto a densidad, etc, se puede utilizar como agente de sustitucion de molibdeno. Por consiguiente, el coste de material se puede reducir al tiempo que se puede obtener una propiedad ffsica similar, sustituyendo molibdeno costoso por cromo barato.

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(5) Cobre (Cu): 0,6 ~ 1,0 %

Cobre es un elemento capaz de hacer que el grafito tenga una forma gruesa y corta, capaz de reducir el grafito enfriado de tipo D y E y capaz de producir la aceleracion de un grafito en forma de escamas de tipo A. Ademas, el cobre mejora la uniformidad de la estructura por medio de implementacion de perlita fina, acelerando la formacion de perlitas y acortando la distancia entre las perlitas, y reduce la diferencia de calidad de un producto. El cobre mejora la aptitud de colada aumentando la fluidez del metal fundido, y reduce la tension restante.

El cobre hace que la estructura sea compacta, y mejora la resistencia a la traccion, la dureza, etc. del hierro colado. El cobre mejora el efecto de templado, y mejora la funcion de corte. Dichos efectos se muestran significativamente cuando el hierro colado contiene aproximadamente un 3,0 % de carbono. Cuando se anade de forma conjunta con el cromo al hierro colado, se pueden obtener efectos mas excelentes. Es decir, la caractensticas del cobre para acelerar la formacion de grafito y la caractensticas de estabilizacion de cromo se neutralizan, lo cual aumenta la resistencia a la traccion y la dureza, y permite la inoculacion mas eficaz de una colada fina.

(6) Fosforo (P): 0,1 ~ 0,3%

Fosforo forma un compuesto de Fe3P, y existe como esteadita eutectica terciaria junto con ferrita y cementita (carburo de hierro). El Fe3P se sobreenfna de forma sencilla y provoca la denominada formacion de lascas en el molde. Por tanto, a medida que aumenta la cantidad de fosforo, aumenta la fragilidad y la resistencia a la traccion disminuye de forma drastica. Especialmente, si la cantidad de fosforo supera un 0,3 %, Fe3P se distribuye en forma de una red continua. Esto puede provocar que la estructura intercristalina no sea uniforme, y degrade la funcion mecanica. Por consiguiente, la cantidad de fosforo se ajusta en 0,1 ~ 0,3%, de forma que Fe3P se distribuye en forma de una red discontinua o isla. Bajo esta configuracion, se evita la degradacion del rendimiento mecanico.

(7) Azufre (S): 0,06 ~ 0,08 %

A medida que se anade azufre al hierro colado de aleacion en grandes cantidades, se reduce la fluidez del metal fundido, se aumenta la cantidad de contraccion y puede aparecer un orificio de contraccion o una fisura. Por tanto, es preferible que el hierro colado de aleacion contenga una cantidad pequena de azufre. No obstante, cuando la cantidad de azufre es de un 0,1 % o menos, no se provocan dichos problemas. Por tanto, la cantidad de azufre se controla para que este dentro del intervalo de 0,06 ~ 0,08 %.

Los elementos anteriormente mencionados se mezclan unos con otros para producir de este modo un hierro colado de aleacion. El hierro colado de aleacion se usa para fabricar un piston oscilante de un compresor. A continuacion, se explican procesos de fabricacion de un piston oscilante para un compresor, estando formado el piston oscilante por el hierro colado de aleacion.

(1) Fundicion

Los elementos anteriormente mencionados estan seleccionados en una relacion apropiada para producir, de este modo, una materia prima. A continuacion, la materia prima se coloca en un horno de induccion de media frecuencia, y se calienta hasta provocar la fusion completa. Posteriormente, se funde la materia prima.

(2) Inoculacion

Se introduce un agente de inoculacion en el metal fundido en la etapa de fundicion. El inoculo sirve para acelerar la formacion de grafito generando tantos nucleos de grafito como resulte posible, y para aumentar la resistencia por medio de una distribucion uniforme de grafito. Como material de inoculacion, se usa una aleacion de bario-silicio (FeSi72Ba2). En este caso, la cantidad anadida de FeSi72Ba2 es de un 0,4 ~ 1,0 % de la masa del metal fundido.

(3) Colada

El metal fundido inoculado en la etapa de inoculacion se coloca en un molde pre-fabricado para que tenga la cavidad deseada. En este caso, se lleva a cabo la colada por medio de un proceso de moldeo de cubierta o un proceso de moldeo de revestimiento usando una arena revestida con resina. El semi-producto de piston oscilante enfriado contiene grafito y carburo que tiene una estructura de escamas y la cantidad de esteadita se fija en un 3 ~ 8 % en volumen. La esteadita tiene una estructura muy dura, que resulta ventajosa para mejorar la dureza y la resistencia a la abrasion. No obstante, si esta presente una cantidad excesiva de esteadita en el hierro colado de aleacion, la trabajabilidad se reduce en gran medida y aumenta la fragilidad. Por tanto, el contenido de cada elemento se controla para que la relacion en volumen de esteadita pueda estar dentro del intervalo anterior.

(4) Molienda

El semi-producto de piston oscilante obtenido en la etapa de colada se muele para, de este modo, procesarlo con la forma deseada.

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(5) Procesado termico

Un proceso termico incluye templado y atemperado.

Templado: se mantiene el semi-producto de piston oscilante molido a 900 + 10 °C durante 90 ~ 150 minutos, usando un horno de resistencia electrica capaz de controlar la temperature del aire. Entonces, se enfna en aceite el semi- producto de piston oscilante molido hasta 50 ~ 90 °C y despues se mantiene a 50 ~ 90 °C durante 5 ~ 7 horas.

- Atemperado

Se mantiene el semi-producto que se ha templado por completo, a 250 + 10 °C durante 150 ~ 210 minutos, y despues se enfna hasta temperatura ambiente al aire.

Cuando se compara con un caso en el que molibdeno y rnquel estan presentes en el hierro colado de aleacion, la esteadita no se distribuye de manera uniforme en el hierro colado de aleacion de la presente invencion. Con el fin de distribuir uniformemente esteadita, la temperatura para el templado y el atemperado aumenta.

(6) Molienda fina y pulido

El piston oscilante templado y atemperado en el procesado termico experimenta procesos de molienda fina y pulido, presentando de este modo una forma final y una calidad de superficie deseadas.

(7) Sulfuracion

El piston oscilante obtenido por medio de los procesos de molienda fina y pulido experimenta un proceso de sulfuracion, presentando de este modo una capa sulfurada sobre su superficie con un espesor de 0,005 ~ 0,015 mm. La capa sulfurada sirve para mejorar la propiedad lubricante y la resistencia a la abrasion del piston oscilante, junto con el grafito en forma de escama que existe en el piston oscilante.

Se fabricaron los elementos anteriores en forma de 6 muestras, que ternan contenidos diferentes dentro del intervalo anteriormente mencionado, que se muestra en la siguiente tabla 1.

Tabla 1

N.°: C Si Mn P S Cr Cu

1: 3,0 2,25 0,5 0,1 0,06 0,7 0,6

2: 3,1 2,4 0,6 0,15 0,06 0,7 0,7

3: 3,2 2,3 0,7 0,2 0,07 0,8 0,8

4: 3,3 2,4 0,8 0,25 0,07 0,8 0,9

5: 3,4 2,2 0,9 0,25 0,08 0,9 0,9

6: 3,5 2,35 1,0 0,3 0,08 1,0 1,0

En la tabla 1, cada contenido se expresa en peso (%). La propiedad ffsica medida con respecto a cada muestra fabricada para incluir dichos elementos se explica a continuacion.

Realizacion 1

La dureza del piston oscilante tras colada fue tan elevada como 98HRB. No obstante, la dureza tras el procesado termico fue de 49HRC y la resistencia a la traccion fue de 293 MPa. Haciendo referencia a la Figura 3A, el grafito precipitado en la estructura de la Realizacion 1 es de aproximadamente un 85 % de grafito tipo A en el que el grafito en forma de escamas esta suavemente curvado y esta distribuido de manera uniforme. Generalmente, el grafito en forma de escamas de tipo A es el mas excelente entre el grafito de tipo A-E. Por tanto, puede apreciarse que el piston oscilante tiene una excelente propiedad ffsica en la Realizacion 1.

Haciendo referencia a la Figura 3B, puede apreciarse que el contenido de esteadita es de aproximadamente un 3 %. Haciendo referencia a la Figura 3C, puede apreciarse que la estructura de matriz de la Realizacion 1 es martensita.

A partir de los resultados, puede apreciarse que el piston oscilante de la Realizacion 1 tiene la dureza y resistencia a la abrasion mas excelentes que las del piston oscilante convencional formado por hierro colado de aleacion y tiene una dureza de de 30 ~ 40. Ademas, el piston oscilante de la presente invencion tiene una funcion similar a un piston oscilante que contiene Ni, Mo y Cr y que tiene la dureza de aproximadamente un 46 ~ 56.

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Realizacion 2

La dureza tras la colada fue tan elevada como 99HRB. No obstante, la dureza tras el procesado termico fue de 50HRC y la resistencia a la traccion fue de 298MPa. Haciendo referencia a la Figura 4A, el grafito precipitado en la estructura de la Realizacion 2 es de aproximadamente un 90 % de grafito de tipo-A en el que el grafito en forma de escamas esta suavemente curvado y esta distribuido de manera uniforme. Por tanto, puede apreciarse que el piston oscilante tambien tiene una propiedad ffsica excelente en la Realizacion 2.

Haciendo referencia a la Figura 4B, puede apreciarse que el contenido de esteadita es de aproximadamente un

3.5 %. Haciendo referencia a la Figura 4C, puede apreciarse que la estructura de matriz de la Realizacion 2 es martensita.

Tambien puede apreciarse que el piston oscilante de la Realizacion 2 tiene la dureza y resistencia a la abrasion mas excelentes que el piston oscilante convencional formado por hierro colado de aleacion. Ademas, el piston oscilante de la presente invencion tiene una funcion similar al piston oscilante que contiene Ni, Mo y Cr.

Realizacion 3

La dureza tras la colada fue tan elevada como 100HRB. No obstante, la dureza tras el procesado termico fue de 51HRC y la resistencia a la traccion fue de 300MPa. Haciendo referencia a la Figura 5A, el grafito precipitado en la estructura de la Realizacion 3 es de aproximadamente un 95 % de grafito de tipo-A en el que el grafito en forma de escamas esta suavemente curvado y esta distribuido de manera uniforme. Por tanto, puede apreciarse que el piston oscilante tambien tiene una propiedad ffsica excelente en la Realizacion 3.

Haciendo referencia a la Figura 5B, puede apreciarse que el contenido de esteadita es de aproximadamente un 4 %. Haciendo referencia a la Figura 5C, puede apreciarse que la estructura de matriz de la Realizacion 3 es martensita.

Tambien puede apreciarse que el piston oscilante de la Realizacion 3 tiene la dureza y resistencia a la abrasion mas excelentes que el piston oscilante convencional formado por hierro colado de aleacion. Ademas, el piston oscilante de la presente invencion tiene una funcion similar al piston oscilante que contiene Ni, Mo y Cr.

Realizacion 4

La dureza tras la colada fue tan elevada como 101HRB. No obstante, la dureza tras el procesado termico fue de 52HRC y la resistencia a la traccion fue de 305MPa. Haciendo referencia a la Figura 6A, el grafito precipitado en la estructura de la Realizacion 4 es de aproximadamente un 85 % de grafito de tipo-A en el que el grafito en forma de escamas esta suavemente curvado y esta distribuido de manera uniforme. Por tanto, puede apreciarse que el piston oscilante tambien tiene una propiedad ffsica excelente en la Realizacion 4.

Haciendo referencia a la Figura 6B, puede apreciarse que el contenido de esteadita es de aproximadamente un

4.5 %. Haciendo referencia a la Figura 6C, puede apreciarse que la estructura de matriz de la Realizacion 4 es martensita.

Tambien puede apreciarse que el piston oscilante de la Realizacion 4 tiene la dureza y resistencia a la abrasion mas excelentes que el piston oscilante convencional formado por hierro colado de aleacion. Ademas, el piston oscilante de la presente invencion tiene una funcion similar al piston oscilante que contiene Ni, Mo y Cr.

Realizacion 5

La dureza tras la colada fue tan elevada como 102HRB. No obstante, la dureza tras el procesado termico fue de 52HRC y la resistencia a la traccion fue de 310MPa. Haciendo referencia a la Figura 7A, el grafito precipitado en la estructura de la Realizacion 5 es de aproximadamente un 90 % de grafito de tipo-A en el que el grafito en forma de escamas esta suavemente curvado y esta distribuido de manera uniforme. Por tanto, puede apreciarse que el piston oscilante tambien tiene una propiedad ffsica excelente en la Realizacion 5.

Haciendo referencia a la Figura 7B, puede apreciarse que el contenido de esteadita es de aproximadamente un 5 %. Haciendo referencia a la Figura 7C, puede apreciarse que la estructura de matriz de la Realizacion 5 es martensita.

Tambien puede apreciarse que el piston oscilante de la Realizacion 5 tiene la dureza y resistencia a la abrasion mas excelentes que el piston oscilante convencional formado por hierro colado de aleacion. Ademas, el piston oscilante de la presente invencion tiene una funcion similar al piston oscilante que contiene Ni, Mo y Cr.

Realizacion 6

La dureza tras la colada fue tan elevada como 103HRB. No obstante, la dureza tras el procesado termico fue de 53HRC y la resistencia a la traccion fue de 308MPa. Haciendo referencia a la Figura 8A, el grafito precipitado en la estructura de la Realizacion 6 es de aproximadamente un 95 % de grafito de tipo-A en el que el grafito en forma de escamas esta suavemente curvado y esta distribuido de manera uniforme. Por tanto, puede apreciarse que el piston oscilante tambien tiene una propiedad ffsica excelente en la Realizacion 6.

Haciendo referencia a la Figura 8B, puede apreciarse que el contenido de esteadita es de aproximadamente un 6 %. Haciendo referencia a la Figura 8C, puede apreciarse que la estructura de matriz de la Realizacion 6 es martensita.

Tambien puede apreciarse que el piston oscilante de la Realizacion 6 tiene la dureza y resistencia a la abrasion mas excelentes que el piston oscilante convencional formado por hierro colado de aleacion. Ademas, el piston oscilante 5 de la presente invencion tiene una funcion similar al piston oscilante que contiene Ni, Mo y Cr.

Los resultados anteriores se muestra en la tabla 2 siguiente.

Tabla 2

N.°: 1 2 3 4 5 6

Dureza tras colada (HRB): 98 99 100 101 102 103

Dureza tras procesado termico (HRC): 49 50 51 52 52 53

Resistencia a la traccion (MPa): 293 298 300 305 310 308

Estructura de matriz: Martensita Martensita Martensita Martensita Martensita Martensita

Contenido de Esteadita (%): 3 3,5 4 4,5 5 6

Tipo de Grafito (tipo- A) (%): 85 90 95 85 90 95

Como se ha mencionado anteriormente, el piston oscilante de acuerdo con cada una de las realizaciones tiene la 10 dureza y resistencia a la abrasion mas excelentes que el piston oscilante convencional formado por hierro colado de aleacion, y tiene una resistencia a la traccion mejorada. Ademas, el piston oscilante de acuerdo con cada realizacion tiene una funcion similar a un piston oscilante que contiene Ni, Mo y Cr costosos. Por tanto, el piston oscilante de la presente invencion se puede fabricar de forma barata.

Claims

5

10

15

20

25

30

REIVINDICACIONES

1. - Un piston oscilante de hierro colado de aleacion para un compresor rotatorio que consiste en, en peso:
3.0 ~ 3,5 % de carbono (C);

2,2 ~ 2,4 %de silicio (Si);

0,5 ~ 1,0 % de manganeso (Mn);

0,1 ~ 0,3 %de fosforo (P);

0,06 ~ 0,08 %de azufre (S);

0,7 ~ 1,0 % de cromo (Cr);

0,6 ~ 1,0 % de cobre (Cu); y equilibrio de Fe e impurezas inevitables,

en el que el piston oscilante de hierro colado de aleacion tiene una estructura de matriz de martensita y un 3 ~ 8 % en volumen de estructura de esteadita.

en el que el grafito precipitado en la estructura de matriz de martensita es un 85 % o mas de grafito de tipo A en forma de escamas, y

en el que el piston oscilante de hierro colado de aleacion tiene una dureza de Rockwell de 45 ~ 55 HRC.
2. Un metodo de fabricacion de un piston oscilante para un compresor rotatorio de acuerdo con la reivindicacion 1, comprendiendo el metodo:

una etapa de fusion de preparacion de un metal fundido que consiste en, en peso, 3,0 ~ 3,5 % de carbono (C), 2,2 ~ 2,4 % de silicio (Si), 0,5 ~ 1,0 % de manganeso (Mn), 0,1 ~ 0,3 % de fosforo (P), 0,06 ~ 0,08 % de azufre (S), 0,7 ~

1.0 % de cromo (Cr), 0,6 ~ 1,0 % de cobre (Cu) y equilibrio de Fe e impurezas inevitables;

una etapa de colada para verter el metal fundido en un molde y enfriamiento preparando de este modo un semi- producto en el que se forma un 3 ~ 8 % en volumen de estructura de esteadita;

una etapa de molienda para moler el semi-producto enfriado hasta obtener una forma prescrita;

una etapa de procesado termico para procesar termicamente el semi-producto molido;

una etapa de molienda fina y pulido; y

una etapa de sulfuracion opcional para la formacion de una capa sulfurada que tiene un espesor de 0,005 - 0,015 mm sobre la superficie del piston oscilante;

en el que la etapa de procesado termico incluye templado y atemperado,

en el que el templado se lleva a cabo manteniendo el hierro colado de aleacion a 900 + 10 °C durante 90 ~ 150 minutos, enfriando posteriormente en aceite el hierro colado de aleacion hasta 50 ~ 90 °C y manteniendo despues el hierro colado de aleacion a 50 ~ 90 °C durante 5 ~ 7 horas.

en el que el atemperado se lleva a cabo manteniendo el hierro colado de aleacion a 250 + 10 °C durante 150 ~ 210 minutos, y despues enfriando el hierro colado de elacion a temperatura ambiente al aire.