壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料及其應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料及其應(yīng)用，其按重量百分比計(jì)算含有以下化學(xué)成分：C:3.0％～3.9％，Si：2.2％～3.7％，Mn：≤1.0％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，Cu：0.10％～1.00％，Mo：≤1.0％，Ni：≤2.0％，V：≤0.5％，Sb：≤0.03％，Sn：≤0.1％，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明的球墨鑄鐵材料應(yīng)用于制造壓縮機(jī)的上、下軸承，可令它們強(qiáng)度、剛性顯著提高，當(dāng)壓縮機(jī)高負(fù)荷高速長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，上、下軸承與曲軸形成的摩擦面的磨耗量得到改善，降低了軸承與曲軸燒結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和長(zhǎng)久運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性提高，而且減小了壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于各種力而發(fā)生的徑向變形量，能夠大幅度地改善馬達(dá)定、轉(zhuǎn)子變形間隙不均勻而引起的間隙音，壓縮機(jī)振幅降低，噪音低減。
【專(zhuān)利說(shuō)明】壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓縮機(jī)材料領(lǐng)域，特別是一種壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料及其應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，現(xiàn)行的壓縮機(jī)包括殼體組件1、置于殼體內(nèi)的馬達(dá)組件和泵體組件4。馬達(dá)組件包括定子2和轉(zhuǎn)子3。如圖2所示，泵體組件4包括曲軸21、氣缸23、氣缸內(nèi)繞曲軸21旋轉(zhuǎn)的活塞25、滑塊26，以及位于氣缸23的上、下端面的上軸承22和下軸承24。如圖3所示，曲軸21由U軸31、偏心部32和L軸33組成。馬達(dá)組件中，定子2通過(guò)過(guò)盈配合固定在殼體內(nèi)部,轉(zhuǎn)子3通過(guò)過(guò)盈配合固定在曲軸的U軸31,定子2套在轉(zhuǎn)子3外周，定子2內(nèi)徑與轉(zhuǎn)子3外徑存在一定的間隙。泵體組件中，上軸承22套接在曲軸的U軸31下部，且上軸承22外周通過(guò)焊接固定在殼體I上；下軸承24則套接在曲軸的L軸33上。一方面，上、下軸承22、24與氣缸23形成密封的壓縮容積腔體，與滑塊26和活塞25將氣缸23內(nèi)形成的密封壓縮容積腔體分隔為吸氣部分和壓縮部分；另一方面，上軸承22對(duì)電機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)件的曲軸21形成支撐，使壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。馬達(dá)組件帶動(dòng)曲軸21連同活塞25偏心運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)活塞25的旋轉(zhuǎn)和滑塊26的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，冷媒在氣缸23內(nèi)形成吸氣、壓縮、排氣的循環(huán)做功過(guò)程，并由低溫、低壓的氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷亍⒏邏旱臍鈶B(tài)。
[0003]壓縮機(jī)在高負(fù)荷高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的受力分析如圖4所示，由于馬達(dá)定子2、轉(zhuǎn)子3產(chǎn)生的磁性吸引力傳遞到曲軸21上的力Fl和泵體組件4的偏心質(zhì)量組件的偏心運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的偏心力F2，導(dǎo)致上、下軸承22、24的上、下柄部與曲軸21外圓周緊密貼合形成摩擦副。該摩擦副為局部面接觸，接觸面壓力F3、F4極高，接觸面易發(fā)生較大磨損甚至燒結(jié)，影響壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和長(zhǎng)久運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。同時(shí)，由于受到馬達(dá)組件的磁性吸引力Fl和偏心力F2的作用，導(dǎo)致曲軸21產(chǎn)生變形，并將偏心力矩傳遞給支撐曲軸21的上軸承22、下軸承24，使泵體組件4產(chǎn)生徑向變形。隨著高效機(jī)種的開(kāi)發(fā)，小軸徑曲軸和薄肉化軸承的使用，以及高壓力新冷媒的使用，使泵體徑向變形加劇，而且馬達(dá)定子2和轉(zhuǎn)子3間隙分布不均勻，產(chǎn)生間隙音，同時(shí)使得壓縮機(jī)泵體振幅和噪音增加。
[0004]因此，現(xiàn)行壓縮機(jī)均存在由于泵體各部件之間磨耗加大而影響壓縮機(jī)使用壽命和穩(wěn)定性、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)間隙音、壓縮機(jī)振幅大、噪音高等的技術(shù)課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料，強(qiáng)度、剛性顯著提高。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述球墨鑄鐵材料應(yīng)用于制備壓縮機(jī)的上、下軸承，使壓縮機(jī)泵體的整體強(qiáng)度、剛性增加，噪音降低，可靠性更高。
[0007]本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn):一種壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料，其特征在于按重量百分比計(jì)算含有以下化學(xué)成分:C:3.0%?3.9%, S1:2.2%?3.7%,Mn 1.0%,P:彡 0.1%，S:彡 0.l%，Cu:0.10%?1.00%，Mo:彡 1.0%，N1:彡 2.0%，V:彡 0.5%，Sb:(0.03%, Sn 0.1%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0008]所述的碳主要以球狀石墨形態(tài)存在。
[0009]所述的球墨鑄鐵材料的基體組織為珠光體基體，珠光體含量在30%以上。
[0010]所述的球墨鑄鐵材料的抗拉強(qiáng)度為500Mpa?800Mpa。
[0011]所述的球墨鑄鐵材料的楊氏模量為150Gpa?180Gpa。
[0012]上述球墨鑄鐵材料應(yīng)用于制備壓縮機(jī)的上軸承和/或下軸承。
[0013]本發(fā)明的球墨鑄鐵材料具有高強(qiáng)度、高剛性的特點(diǎn)，應(yīng)用于制造壓縮機(jī)的上、下軸承，可令到上、下軸承強(qiáng)度、剛性顯著提高，從而使壓縮機(jī)泵體的整體強(qiáng)度、剛性增加，當(dāng)壓縮機(jī)高負(fù)荷高速長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，上、下軸承與曲軸形成的摩擦面的磨耗量得到改善，降低了軸承與曲軸燒結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，使得壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和長(zhǎng)久運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性提高，而且減小了壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于馬達(dá)電磁吸引力、轉(zhuǎn)子離心力以及偏心質(zhì)量(平衡塊、曲軸偏心質(zhì)量)產(chǎn)生離心力而發(fā)生的徑向變形量，能夠大幅度地改善馬達(dá)定、轉(zhuǎn)子變形間隙不均勻而引起的間隙音，壓縮機(jī)振幅降低，噪音低減。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是壓縮機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2是壓縮機(jī)泵體組件的剖面圖；
[0016]圖3是壓縮機(jī)曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是壓縮機(jī)泵體組件的受力分析圖；
[0018]圖5是本發(fā)明實(shí)施例1-3所制得材料的基體組織圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明并不限于此。
[0020]本發(fā)明是一種壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料，球墨鑄鐵材料為珠光體基體，珠光體含量在30%以上。按重量百分比計(jì)算含有以下化學(xué)成分:
[0021]C:3.0%?3.9%，S1:2.2%?3.7%，Mn:彡 1.0%，P:彡 0.1%，S:彡 0.1%，Cu:0.10%?1.00%，Mo:彡 1.0%，N1:彡 2.0%，，V:彡 0.5%，Sb:彡 0.03%，Sn:彡 0.1%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0022]其中，C、S1、Mn、P、S是球墨鑄鐵材料的基本兀素，C王要是以球狀石墨形態(tài)存在；P、s主要是以難以去除的雜質(zhì)兀素在原料中存在；Mn —方面與S形成MnS,降低雜質(zhì)S含量，避免異型石墨出現(xiàn)，另一方面促進(jìn)珠光體形成，強(qiáng)化基體組織，提高強(qiáng)度；Sb能夠促進(jìn)石墨孕育，細(xì)化石墨，穩(wěn)定珠光體；Ni能夠穩(wěn)定和細(xì)化珠光體，提高抗拉強(qiáng)度和硬度，與Mo、V同時(shí)添加效果優(yōu)于單一兀素的添加；Cu能穩(wěn)定和細(xì)化珠光體,優(yōu)選的,0.5%?1.0%含量的Cu能獲得全部珠光體組織；Sn能穩(wěn)定珠光體，強(qiáng)化基體組織。
[0023]所得球墨鑄鐵材料的抗拉強(qiáng)度為500Mpa?800Mpa，楊氏模量為150Gpa?180Gpa。
[0024]本發(fā)明涉及的一種壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料主要鑄造工藝流程分為:原材料準(zhǔn)備、熔煉、球化處理、澆鑄、冷卻、落料分揀。
[0025]原材料準(zhǔn)備:生鐵、增碳劑、回爐料、廢鋼、合金等按一定質(zhì)量比例準(zhǔn)備。
[0026]熔煉:將原材料投入熔煉爐中熔煉，并進(jìn)行成分調(diào)整，獲得所需成分的鐵水。
[0027]球化處理:轉(zhuǎn)運(yùn)包內(nèi)裝好球化劑、孕育劑、覆蓋劑，將熔煉爐里的鐵水倒入轉(zhuǎn)運(yùn)包，并完成一次孕育處理、二次孕育處理和球化處理。
[0028]澆鑄:將轉(zhuǎn)運(yùn)包里的鐵水澆鑄到已準(zhǔn)備好的砂型中，并進(jìn)行隨流孕育。
[0029]冷卻:鐵水在型砂中自然冷卻。
[0030]落料分揀:將已冷卻好的球墨鑄鐵材料在型砂分離機(jī)作用下分離，對(duì)球墨鑄鐵材料進(jìn)行除砂處理以及分揀歸類(lèi)。
[0031]上述球墨鑄鐵材料可應(yīng)用于制備壓縮機(jī)的上軸承和/或下軸承。
[0032]當(dāng)壓縮機(jī)使用本發(fā)明的高強(qiáng)度、高剛性球墨鑄鐵件制作上軸承、下軸承或上、下軸承，可使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和長(zhǎng)久運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性提高，間隙音改善，振幅降低，噪音低減。
[0033]實(shí)施例1
[0034].其材質(zhì)成分質(zhì)量百分比為:C:3.57%, S1:2.58%, Mn:0.25%, P:0.039%, S:0.02%, Cu:0.20%, Sb:0.0035%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0035].基體組織如圖5中的㈧所示:30%珠光體；石墨形態(tài):球狀石墨，球化率75% ；
[0036].抗拉強(qiáng)度:540Mpa
[0037].楊氏模量:168Gpa
[0038]制備方法如下:
[0039](I)原材料準(zhǔn)備:生鐵、增碳劑、回爐料、廢鋼、合金等按一定質(zhì)量比例準(zhǔn)備。
[0040](2)熔煉:將原材料投入熔煉爐中熔煉，并進(jìn)行成分調(diào)整，獲得包含上述所需成分的鐵水。
[0041](3)球化處理:轉(zhuǎn)運(yùn)包內(nèi)裝好球化劑(稀土硅鐵鎂合金等)、孕育劑(硅鐵等)、覆蓋劑(C粉等)，將熔煉爐里的鐵水倒入轉(zhuǎn)運(yùn)包，要求鐵水溫度> 140(TC，并完成一次孕育處理、二次孕育處理和球化處理，孕育時(shí)間一般控制在8分鐘以內(nèi)完成。
[0042](4)澆鑄:將轉(zhuǎn)運(yùn)包里的鐵水澆鑄到已準(zhǔn)備好的砂型中，并進(jìn)行隨流孕育。
[0043](5)冷卻:鐵水在型砂中自然冷卻。
[0044](6)落料分揀:將已冷卻好的球墨鑄鐵材料在型砂分離機(jī)作用下分離，對(duì)球墨鑄鐵材料進(jìn)行除砂處理以及分揀歸類(lèi)。
[0045]實(shí)施例2
[0046].其材質(zhì)成分質(zhì)量百分比為:C:3.70%, Si:2.65 %, Mn:0.30 %, P:0.02 %, S:0.01%, Cu:0.30%, Sb:0.005%, N1:1.0%，其余為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。
[0047].基體組織如圖5中的⑶所示:40%珠光體；石墨形態(tài):球狀石墨，球化率80% ；
[0048].抗拉強(qiáng)度:620Mpa
[0049].楊氏模量:172Gpa
[0050]制備方法同實(shí)施例1。
[0051]實(shí)施例3
[0052].其材質(zhì)成分質(zhì)量百分比為:C:3.65%, S1:2.60 %, Mn:0.41%, P:0.04%, S:0.019%, Cu:0.60%, Sb:0.010%,Ni:1.0%,Mo:0.3%,V:0.1%，其余為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。
[0053].基體組織如圖5中的(C)所不:60*%珠光體；石墨形態(tài):球狀石墨，球化率80% ；
[0054].抗拉強(qiáng)度:650Mpa
[0055]?楊氏模量:175Gpa
[0056]制備方法同實(shí)施例1。
[0057]本發(fā)明的實(shí)施方案不僅限于此，在本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出若干替代或變型，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料，其特征在于按重量百分比計(jì)算含有以下化學(xué)成分:C:3.0%?3.9%，S1:2.2%?3.7%，Mn:彡 1.0%，P:彡 0.1%，S:彡 0.l%，Cu:0.10%?1.00%，Mo:彡 1.0%，N1:彡 2.0%，V:彡 0.5%，Sb:彡 0.03%，Sn:彡 0.1%，其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料，其特征在于:所述的碳主要以球狀石墨形態(tài)存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料，其特征在于:所述的球墨鑄鐵材料的基體組織為珠光體基體，珠光體含量在30%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料，其特征在于:所述的球墨鑄鐵材料的抗拉強(qiáng)度為500Mpa?800Mpa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)用高強(qiáng)度高剛性球墨鑄鐵材料，其特征在于:所述的球墨鑄鐵材料的楊氏模量為150Gpa?180Gpa。
6.權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述球墨鑄鐵材料應(yīng)用于制備壓縮機(jī)的上軸承和/或下軸承。
7.—種壓縮機(jī)，包含有權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述球墨鑄鐵材料制得的上軸承和/或下軸承。
【文檔編號(hào)】F04C29/00GK104264033SQ201410538766
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】屈彥松, 龔沛, 周紅濤 申請(qǐng)人:松下·萬(wàn)寶(廣州)壓縮機(jī)有限公司