空氣壓縮機動盤的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種空氣壓縮機動盤的制備方法，包括：模具制作、混合粉末的選用：霧化粉：60-70％；所述的霧化粉具有由以下重量份的各組分組成：鐵70-80份，鎳5-8份，Y?2-6份；合金粉：30-40％；所述的合金粉具有由以下重量百分比的各組分組成：鎳1～3％，銅4～12％，鉬?0.5～2％，鉻8-15％，石墨0.2～0.8％，其余為鐵；分別壓制出圓盤和螺旋槽作為一個整體的成型件、管體的成型件；二者接觸面上涂上焊膠，彼此粘結(jié)在一起，構(gòu)成完整的空氣壓縮機動盤；燒結(jié)、熱處理得空氣壓縮機動盤。本發(fā)明具有壓制過程不易發(fā)熱、變形，強度和硬度高，不易磨損能適應(yīng)動盤嚴(yán)苛的使用環(huán)境且可以大規(guī)模應(yīng)用的優(yōu)點。
【專利說明】空氣壓縮機動盤的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣壓縮機動盤【技術(shù)領(lǐng)域】，具體設(shè)計一種空氣壓縮機動盤的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]空氣壓縮機的動盤，是壓縮機中至關(guān)重要的機械用件，其結(jié)構(gòu)一般包括螺旋槽，圓盤和管體，三者依次連接構(gòu)成完整的動盤；動盤隨著管體內(nèi)部軸承的帶動做軸向旋轉(zhuǎn)，空氣由螺旋槽形成的壓縮腔由外到內(nèi)體積逐漸縮小，實現(xiàn)對空氣的壓縮。在該過程，動盤要受到氣體體積變化帶來的沖擊壓力，以及高速旋轉(zhuǎn)帶來的沖擊力；因此，要求構(gòu)成完整的動盤螺旋槽，圓盤和管體的三個部分結(jié)構(gòu)緊湊、牢固，性能穩(wěn)定。
[0003]但是，上述三個部分，傳統(tǒng)工藝均是采用的將三者分別機加工出來，然后進行焊接組合，由于三部分彼此之間均要焊接組合，特別是螺旋槽與圓盤之間的焊接，由于螺旋槽面積大、同時與圓盤之間的接觸面積小，接觸面狹窄，不易焊接，就會造成焊接不牢固，長期使用容易開裂的風(fēng)險。為了規(guī)避上述風(fēng)險， 申請人:于2009年研發(fā)了一種通過粉末冶金的方法制備完整動盤的工藝，雖然一定程度上解決了焊接帶來的上述風(fēng)險；但是該粉末冶金方法制備的產(chǎn)品，完全采用整體金屬粉末壓制，由于整體工件比較大，且粉末金屬中含有鋁，這樣在壓制成型過程很容易發(fā)熱、變形，造成成品率下降，次品率升高；此外，由于材料沒有公開后期具體的熱處理工藝，材料最終性能的獲得不好控制因此，造成材料脆性大、強度和硬度低，容易磨損；另外，由于材料本身用料單一，僅僅采用霧化粉和合金粉兩種，而合金粉作為其中的關(guān)鍵材料，并沒有具體限定其組分組成，導(dǎo)致其硬度和加工性能模糊，不能滿足動盤嚴(yán)苛的使用環(huán)境；因此，在一定程度上仍然限制該產(chǎn)品的大規(guī)模應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種壓制過程不易發(fā)熱、變形，強度和硬度高，不易磨損能適應(yīng)動盤嚴(yán)苛的使用環(huán)境且可以大規(guī)模應(yīng)用的空氣壓縮機動盤的制備方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種空氣壓縮機動盤的制備方法，該方法步驟包括:
[0006](I)模具制作:用車床加工出動盤的管體的模具，用線切割機床加工出動盤的螺旋槽的模具，用數(shù)控成型機床加工出動盤剩余部分即圓盤的模具；
[0007](2)混合粉末的選用:
[0008]霧化粉:60-70%;
[0009]所述的霧化粉具有由以下重量份的各組分組成:鐵70-80份，鎳5-8份，Y 2-6份；
[0010]合金粉:30-40%;
[0011]所述的合金粉具有由以下重量百分比的各組分組成:鎳I?3%，銅4?12%，鑰0.5?2%，鉻8-15%石墨0.2?0.8%，其余為鐵；
[0012]將上述組分在混料筒中進行混合加工；
[0013](3)壓形:用干粉成型液壓機將步驟(2)混合好的粉末放置于步驟⑴制備好的模具內(nèi)，分別壓制出圓盤和螺旋槽作為一個整體的成型件、管體的成型件，壓力數(shù)值為660 ?760MPa ；
[0014](4)涂焊膠:將步驟(3)壓制成型的圓盤和螺旋槽作為一個整體的成型件與管體的成型件的接觸面上涂上焊膠，彼此粘結(jié)在一起，構(gòu)成完整的空氣壓縮機動盤；
[0015](5)燒結(jié):用燒結(jié)爐對步驟(4)的空氣壓縮機動盤進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1120?1350°C，燒結(jié)時間為10-18分鐘，然后隨爐冷卻降至室溫，進行打磨、拋光；
[0016](6)熱處理:將步驟(5)打磨、拋光后的工件先淬火，淬火溫度為800?950°C，淬火時間1.5-2.5小時；再進行回火，回火溫度為120?180°C，回火時間1_1.5小時，然后冷卻到室溫，得到空氣壓縮機動盤。
[0017]本發(fā)明上述霧化粉和合金粉要求為大小100?300目的粉狀材料。
[0018]本發(fā)明步驟(4)的焊膠為ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑，如北京志盛威華公司生產(chǎn)的ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑，可耐1800度高溫，粘結(jié)性能不受到高溫環(huán)境影響；燒結(jié)后兩部件之間連接牢固。
[0019]本發(fā)明上述合金粉中各組分作用如下:
[0020]鎳:鎳能強化鐵素體并細化珠光體，總的效果是提高強度。
[0021]銅:能提高強度和屈服比以及耐磨性能。
[0022]鑰:能提高了產(chǎn)品的強度和硬度，從而增加動盤整體的機械性能。
[0023]鉻:能增加鋼的淬透性并有二次硬化作用?？商岣哂捕群湍湍バ远皇逛撟兇唷?br> [0024]石墨:能增加材料的耐磨損性能，同時提高工件強度。
[0025]本發(fā)明步驟(I)所述的數(shù)控機床為CA20浸水式精密數(shù)控慢走絲線切割機床和SA20數(shù)控精密電火花成型機；步驟(2)中所述的混料筒為HL500型混料筒。步驟(3)所述的干粉成型液壓機為FS79Z-1000型干粉自動成型液壓機。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果:
[0027]1.本發(fā)明通過對粉末冶金原料進行合理的配比和設(shè)置，使得最終得到的動盤達到高強度，高硬度和耐磨性高的性能；在配方中適當(dāng)?shù)脑黾予€和鉻等元素，有效提高了上述性能，使得制備出的產(chǎn)品強度和硬度高；添加石墨不易磨損能適應(yīng)動盤嚴(yán)苛的使用環(huán)境且可以大規(guī)模應(yīng)用；霧化粉采用，具有顆粒均勻、采用鐵70-80份，鎳5-8份，Y 2-6份，其中Y作為稀土元素能有效提高材料的機械性能，同時可以保證霧化粉與合金粉充分混合、結(jié)合牢固，制備出的產(chǎn)品圍觀結(jié)構(gòu)緊密、強度大。
[0028]2.本發(fā)明是首次采用先將兩部分部件分別粉末金屬壓制成型，然后再通過對制備出的粗工件進行兩部分涂上焊膠粘結(jié)后進行燒結(jié)的工藝；由于采用將圓盤和螺旋槽作為一個整體的成型件、管體的成型件分別壓制成型，且粉末金屬不含有鋁，因此在壓制成型過程不易發(fā)成發(fā)熱、變形，提高了成品率；同時燒結(jié)后進行熱處理，具體為淬火溫度為800?950°C，淬火時間1.5-2.5小時；再進行回火，回火溫度為120?180°C，回火時間1-1.5小時，然后冷卻到室溫，得到空氣壓縮機動盤其機械性能更加優(yōu)異，不會出現(xiàn)脆性大、易開裂的不足，而是能有效提高耐脆性，大大增加了使用壽命以滿足動盤嚴(yán)苛的使用環(huán)境要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1本發(fā)明工藝制備的動盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2圖1的的A-A剖視圖。
[0031]如圖所示:1.螺旋槽，2.圓盤，3.管體。

【具體實施方式】
[0032]如圖1-2所示的空氣壓縮機動盤的制備方法，【具體實施方式】如下:
[0033]實施例1
[0034](I)模具制作:用車床加工出動盤的管體3的模具，用線切割機床加工出動盤的螺旋槽I的模具，用數(shù)控成型機床加工出動盤剩余部分即圓盤2的模具；
[0035](2)混合粉末的選用:
[0036]霧化粉:60%;
[0037]所述的霧化粉具有由以下重量份的各組分組成:鐵80份，鎳8份，Y6份；(霧化粉采用行業(yè)常規(guī)技術(shù)，如先將三種組分感應(yīng)爐內(nèi)氬氣氣氛保護下加熱熔融成合金，然后將合金采用緊耦合式霧化噴嘴，霧化溫度1600K，氬氣壓力3.0MPa下進行霧化出來得到霧化粉)
[0038]合金粉:40%;
[0039]所述的合金粉具有由以下重量百分比的各組分組成:鎳2%，銅6%，鑰1%，鉻10%石墨0.5%，其余為鐵；
[0040]將上述組分在混料筒中進行混合加工；
[0041](3)壓形:用干粉成型液壓機將步驟(2)混合好的粉末放置于步驟(I)制備好的模具內(nèi)壓制成形，壓力數(shù)值為750-760MPa ；
[0042](4)涂焊膠:將步驟(3)壓制成型的圓盤和螺旋槽作為一個整體的成型件與管體的成型件的接觸面上涂上焊膠，彼此粘結(jié)在一起，構(gòu)成完整的空氣壓縮機動盤；
[0043](5)燒結(jié):用燒結(jié)爐對步驟(3)壓制成形的工件進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1120?1350°C，燒結(jié)時間為12-15分鐘，然后隨爐冷卻降至室溫，進行打磨、拋光；
[0044](6)熱處理:將步驟(4)打磨、拋光后的工件先淬火，淬火溫度為800?850°C，淬火時間1.5-2小時；再進行回火，回火溫度為170-180°C，回火時間1-1.5小時，然后冷卻到室溫，得到空氣壓縮機動盤。
[0045]實施例2
[0046](I)模具制作:用車床加工出動盤的管體模具，用線切割機床加工出動盤的螺旋槽模具，用數(shù)控成型機床加工出動盤剩余部分的模具；
[0047](2)混合粉末的選用:
[0048]霧化粉:70%;
[0049]所述的霧化粉具有由以下重量份的各組分組成:鐵75份，鎳6份，Y5份；
[0050]合金粉:30%;
[0051]所述的合金粉具有由以下重量百分比的各組分組成:鎳1%，銅10%，鑰1.5%，鉻15%石墨0.6%，其余為鐵；
[0052]將上述組分在混料筒中進行混合加工；
[0053](3)壓形:用干粉成型液壓機將步驟(2)混合好的粉末放置于步驟⑴制備好的模具內(nèi)壓制成形，壓力數(shù)值為740?760MPa ；
[0054](4)涂焊膠:將步驟(3)壓制成型的圓盤和螺旋槽作為一個整體的成型件與管體的成型件的接觸面上涂上焊膠，彼此粘結(jié)在一起，構(gòu)成完整的空氣壓縮機動盤；
[0055](5)燒結(jié):用燒結(jié)爐對步驟(3)壓制成形的工件進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200?1300°C，燒結(jié)時間為10-18分鐘，然后隨爐冷卻降至室溫，進行打磨、拋光；
[0056](6)熱處理:將步驟(4)打磨、拋光后的工件先淬火，淬火溫度為900_950°C，淬火時間2小時；再進行回火，回火溫度為170-180°C，回火時間1-1.5小時，然后冷卻到室溫，得到空氣壓縮機動盤。
[0057]實驗依據(jù):在軸承帶動正向與反向旋轉(zhuǎn)50000個循環(huán)的情況下無任何異常。
[0058]試驗或校正結(jié)果記錄:取樣一件，在驅(qū)動軸正向50ο,反向50ο,循環(huán)頻率0.6赫茲的條件下進行實驗，至循環(huán)270000次停止實驗，功能正常，經(jīng)拆解后發(fā)現(xiàn)僅輕微磨損。
[0059]實測維氏硬度:HV680?410。
[0060]從上述實驗可知，本發(fā)明的粉末冶金傳動齒輪具有高強度、高硬度、耐磨損的優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1.一種空氣壓縮機動盤的制備方法，其特征在于:該方法步驟包括: (1)模具制作:用車床加工出動盤的管體(3)的模具，用線切割機床加工出動盤的螺旋槽(I)的模具，用數(shù)控成型機床加工出動盤剩余部分即圓盤(2)的模具； (2)混合粉末的選用: 霧化粉:60-70% ； 所述的霧化粉具有由以下重量份的各組分組成:鐵70-80份，鎳5-8份，Y 2-6份； 合金粉:30-40% ； 所述的合金粉具有由以下重量百分比的各組分組成:鎳I?3%，銅4?12%，鑰0.5?2%，鉻8-15%石墨0.2?0.8%，其余為鐵； 將上述組分在混料筒中進行混合加工； (3)壓形:用干粉成型液壓機將步驟(2)混合好的粉末放置于步驟(I)制備好的模具內(nèi)，分別壓制出圓盤和螺旋槽作為一個整體的成型件、管體的成型件，壓力數(shù)值為660?760MPa ； (4)涂焊膠:將步驟(3)壓制成型的圓盤和螺旋槽作為一個整體的成型件與管體的成型件的接觸面上涂上焊膠，彼此粘結(jié)在一起，構(gòu)成完整的空氣壓縮機動盤； (5)燒結(jié):用燒結(jié)爐對步驟⑷的空氣壓縮機動盤進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1120?1350°C，燒結(jié)時間為10-18分鐘，然后隨爐冷卻降至室溫，進行打磨、拋光； (6)熱處理:將步驟(5)打磨、拋光后的工件先淬火，淬火溫度為800?950°C，淬火時間1.5-2.5小時；再進行回火，回火溫度為120?180°C，回火時間1-1.5小時，然后冷卻到室溫，得到空氣壓縮機動盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣壓縮機動盤的制備方法，其特征在于:所述的合金粉和霧化粉顆粒大小100?300目的粉狀材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣壓縮機動盤的制備方法，其特征在于:步驟(4)所述的焊膠為ZS-1071耐高溫?zé)o機粘合劑。
【文檔編號】C22C38/44GK104148646SQ201410412685
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】潘成群 申請人:寧波市群星粉末冶金有限公司