JP2514053B2

JP2514053B2 - コンプレッサ用ロ―ラ

Info

Publication number: JP2514053B2
Application number: JP62291747A
Authority: JP
Inventors: 創一霜村
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1987-11-20
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JPH01134093A; US4861372A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は耐摩耗性と気密性の高い焼結合金を用いたコ
ンプレッサ用のローラに関する。

［従来の技術］現在、家庭用電気製品で使用するロータリーコンプレ
ッサは軽量、小型化するとともに、低コスト化、高性能
化の要求から各部品を形成する材料においても改良が求
められている。すなわち、ロータリーコンプレッサは第
１図に示すように、ケース10、ハウジング11、ハウジン
グの溝に収容されるベーン12、ローラ13等から構成され
てローラ13が偏心回転することによって作動室に吸入し
た流体を圧送するが、これらの中でも特に高負荷を受け
て互いに摺動するために耐摩耗性が要求されているのが
ベーン12とローラ13である。

従って両者共に改良された材料が提案されつつあり、
特に焼結材料による提案が多くなされているがベーンに
ついては製品としては未だにSKH51材が主流となってい
る。

一方、ローラ材としては鋳鉄材に代わって基地中に硬
質の金属炭化物と水蒸気処理による金属酸化物を分散さ
せた焼結材が特開昭60-73082号や特開昭60-174853号な
どにより提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］上述のローラ用焼結材は耐摩耗性と気密性の向上を狙
いとしたものであり、焼結空孔を埋めた金属酸化物はコ
ンプレッサの気密性の向上のために不可欠であるが、近
年インバータ方式の採用によっていっそうの高負荷を受
けるようになったコンプレッサ用ローラはかかる焼結材
を用いても摩耗とスカッフィングが生じ、これらを防ぐ
ためには分散された金属炭化物に代わる手段を講ずるこ
とが求められている。

［問題点を解決するための手段］そこで本発明の目的は、高負荷時におけるコンプレッ
サ用ローラの摩耗とスカッフィングを防止し、またコン
プレッサの気密性をも高めることであって、本発明によ
れば、成分組成が重量％で、C:0.5〜2.0％、Cu:1.0〜5.
0％、Cr:0.5〜3.5％、Co:0.1〜1.0％、W:0.1〜1.0％、
残部Feと不可避不純物からなり、パーライト又は焼戻し
マルテンサイト基地中にCr-Co-W系合金硬質粒子が分散
し、かつ焼結空孔が四三酸化鉄によって封孔された焼結
合金からなるコンプレッサ用ローラが提供される。

［作用］本発明のローラは、黒鉛粉、純銅粉、純鉄粉にCr、C
o、Ｗを主体とする合金粉末を1.0〜5.0％加えてプレス
した後、焼結し、パーライト基地とする場合は焼結後に
水蒸気処理を行ない、また焼戻しマルテンサイト基地と
する場合は焼結後に焼入れ、水蒸気処理、焼戻しの工程
を順に行なって製造する。

パーライト基地は強靭であるが、マルテンサイト基地
はさらに硬度が高くなって耐摩耗性が増す。Cr、Co、Ｗ
を主体とする合金粉末は焼結後、高硬度のCr-Co-W系合
金硬質粒子として基地中に分散してローラの耐摩耗性、
耐スカッフィング性を著しく高くする。配合時のCr、C
o、Ｗを主体とする合金粉末を1.0％未満とすれば耐摩耗
性の効果が少なくなり、また5.0％を超えると相手攻撃
性を増すばかりでなく、経済的に高コストとなる。焼結
後には連続空孔が存在してコンプレッサの気密性が損な
われるので水蒸気処理による四三酸化鉄（Fe₃O₄）で封
孔するが、これは耐摩耗性の向上にも寄与する。

以下に成分組成の限定理由を説明する。

Ｃ成分は基地に固溶してこれを強化する。0.5％未満
ではパーライト、マルテンサイトの生成が不十分となっ
て強度が低下し、2.0％を超えると基地中のセメンタイ
ト量が過多となって脆化する。

Cu成分は基地を強化、安定化させる。1.0％未満では
この効果が少なく、5.0％を超えると効果が飽和し、か
えって経済的に不利となるのみならず偏析が起きて製品
の寸法精度を低下させる。

Cr、Co、Ｗ成分はこれらの合金粉末の形で1.0〜5.0％
添加することによってCrの量が0.5〜3.5％、Coが0.1〜
1.0％、Ｗが0.1〜1.0％となるが、粉末の微粒は基地に
固溶してこれを強化する一方、粗粉はCr-Co-W系合金硬
質粒子として基地中に分散して耐摩耗性、耐スカッフィ
ング性を高める。Cr-Co-W合金粉末が1.0％未満では基地
を強化する効果が不十分となり、5.0％超では相手攻撃
性が顕著になってしまう。

［実施例］以下、本発明材の性能確認試験結果を説明する。

（供試材製造方法）第１表に示すNo.1〜11（１〜5:本発明材、６〜11:比
較材）の混合粉を５〜6ton/cm²のプレス面圧で40mmφ×
10mmの円柱形状に加圧成形し、第２表に示す処理（表に
おいて（水）は水蒸気処理、（焼）は焼入れ、焼戻し、
（焼＋水）は焼入れ、焼戻し、水蒸気処理の組合わせを
各々示す）を行なった結果、第２表に示す組成、組織、
硬度を有する試料が得られた。

またNo.12（比較材）の試料としてローラ材として最
も普及しているFC30材（C:3.2％、Si:2.3％、Mn:0.7
％、P:0.11％、S:0.04％、Cu:0.3％、Cr:0.2％、Fe:
残）を40mmφ×10mmの円柱形状に加工し、約870℃で焼
入れをした。

（試験方法）以上の供試材についてアムスラー式基礎摩耗試験を行
なった。No.1〜12の円柱形状の供試材（ローラ相当）を
平面接触滑り摩耗試験機における回転片とし、これらに
対して8mm×7mm×5mmの平板状に加工したSKH51材（ベー
ン相当）を固定片として圧接し、その圧接面に潤滑油を
供給しつつ回転片を高速回転させた。

試験条件は以下の通りである。

荷重…100Kg、周速…1m/s、潤滑油…スニソ4GD1D、油
温……75℃、試験時間…20時間。以上の方法により固定
片と回転片の摩耗量を測定し、第２表に示す測定値が得
られた。

また同じくアムスラー式摩耗試験によりスカッフィン
グ試験を行なった。試料は上記摩耗試験と同一であり、
No.1〜12の回転片を周速1.13m/Sで回転させながら固定
片の圧接荷重をスタート時10Kgとして２分毎に20Kgずつ
荷重し、50Kg以上からは10Kgずつ荷重し、これによって
スカッフイングが発生した荷重をスカッフィング限界荷
重として第１表に示す測定値が得られた。

（試験結果）第２表に示す測定結果からわかるように、本発明のロ
ーラを用いた場合、ベーン材（固定片）、ローラ材（回
転片）ともに比較材を用いた場合に比べて摩耗量が少な
く、スカッフィング限界荷重が大きいので耐摩耗性、耐
スカッフィング性が優れている。

（組織写真）第２表におけるNo.2の供試材の顕微鏡組織写真を第３
図に示す。マルテンサイト基地１中にCr-Co-W系合金硬
質粒子２と四三酸化鉄３が分散している。

［発明の効果］上述のように本発明のローラは優れた耐摩耗性、耐ス
カッフィング性と気密性を有し、特に高負荷のかかるコ
ンプレッサに使用した場合に優れた性能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のローラを用いるコンプレッサの構造を
示す縦断面図である。第２図は本発明ローラに用いる焼
結材の顕微鏡金属組織写真である。図中、12はベーン、13はローラ、１はマルテンサイト基
地、２はCr-Co-W系合金硬質粒子、３は四三酸化鉄であ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】成分組成が重量％で、C:0.5〜2.0％、Cu:
1.0〜5.0％、Cr:0.5〜3.5％、Co:0.1〜1.0％、W:0.1〜
1.0％、残部Feと不可避不純物からなり、パーライト又
は焼戻しマルテンサイト基地中にCr-Co-W系合金硬質粒
子が分散し、かつ焼結空孔が四三酸化鉄によって封孔さ
れた焼結合金からなるコンプレッサ用ローラ。