汽車空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子用過共晶鋁硅合金坯料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種汽車空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子用過共晶鋁硅合金坯料及制備方法，屬于金 屬加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車空調(diào)壓縮機(jī)是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的心臟，起著壓縮和輸送制冷劑蒸汽的作 用。根據(jù)工作方式的不同，壓縮機(jī)一般可以分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式。往復(fù)式壓縮機(jī)應(yīng)用比較 廣泛，是目前汽車空調(diào)壓縮機(jī)主流產(chǎn)品，其優(yōu)點(diǎn)為制造技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且對(duì)加工材 料和加工工藝要求較低，造價(jià)比較低，適應(yīng)性強(qiáng)。但是也有一些明顯的缺點(diǎn)，例如機(jī)器大而 重，不容易實(shí)現(xiàn)輕量化，排氣不連續(xù)，氣流容易出現(xiàn)波動(dòng)，而且工作時(shí)有較大的振動(dòng)。而旋轉(zhuǎn) 式壓縮機(jī)具有體積小，能耗低，微振低噪以及工作可靠性等優(yōu)點(diǎn)。隨著汽車行業(yè)向輕量化和 節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展，采用旋轉(zhuǎn)式空調(diào)壓縮機(jī)成為一個(gè)重要的方向。
[0003] 旋轉(zhuǎn)式空調(diào)壓縮機(jī)分為渦旋式壓縮機(jī)和旋葉式壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)是由一個(gè)固 定的漸開線渦旋盤和一個(gè)呈偏心回旋平動(dòng)的漸開線運(yùn)動(dòng)渦旋盤組成可壓縮容積的壓縮機(jī)， 渦旋壓縮機(jī)具有體積小、噪音低、重量輕、振動(dòng)小、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，但是渦輪式壓縮機(jī)的制 冷量范圍較小，效率有待進(jìn)一步提高，而且制備成本高，因此應(yīng)用范圍受到一定限制。旋 葉式壓縮機(jī)是通過轉(zhuǎn)動(dòng)葉片來實(shí)現(xiàn)氣體壓縮的，最終實(shí)現(xiàn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為風(fēng)能的一種壓縮 機(jī)，具有轉(zhuǎn)速低，能耗低，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種有發(fā)展?jié)摿Φ膲嚎s機(jī)。
[0004] 旋葉式壓縮機(jī)具有廣闊的市場(chǎng)前景，但是其對(duì)加工精度要求很高，制造成本較高， 限制了其廣泛的應(yīng)用，主要原因是旋葉式壓縮機(jī)的核心零件轉(zhuǎn)子加工成本高有關(guān)。轉(zhuǎn)子是 旋葉式壓縮機(jī)的關(guān)鍵零件，其對(duì)材料本身的要求比較高，既要有耐磨性，又要強(qiáng)度高，而且 其對(duì)加工精度要求高，導(dǎo)致其制造成本居高不下，影響旋葉式壓縮機(jī)進(jìn)一步應(yīng)用。目前用來 制備空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的材料主要是過共晶鋁硅合金，此合金具有熱膨脹系數(shù)小、體積穩(wěn)定 性高、鑄造性能與焊接性能好、并具有優(yōu)良的耐磨耐蝕性能和一定的高溫強(qiáng)度，但是該類合 金在常規(guī)鑄造中初生硅、共晶硅粗大，并且由于硅析出而釋放大量結(jié)晶潛熱會(huì)造成硅偏聚 以及鑄件易產(chǎn)生疏松、縮孔、熱裂等問題，很難進(jìn)行塑性變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種汽車空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子專用過共晶鋁硅合金坯料及 其制備方法，目的是克服過共晶鋁硅合金塑性變形能力差的問題，提高合金的力學(xué)性能，制 備出一種汽車空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子專用過共晶鋁硅合金坯料。
[0006] -種汽車空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子用過共晶鋁硅合金坯料，其重量百分比組成為：15~ 16wt%Si、l~1. 5wt%Mg、5 ~6wt%Cu，余量為鋁。
[0007] 其重量百分比組成優(yōu)選為：15wt%Si、lwt%Mg、5wt%Cu，余量為鋁。
[0008] -種汽車空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子用過共晶鋁硅合金坯料的制備方法，包括如下步驟：
[0009] (1)按照重量比為15~16wt%Si、l~1. 5wt%Mg、5~6wt%Cu，余量為鋁，配制鋁合 金原料，將配制好的過共晶鋁硅合金原料加熱熔化成合金熔體，當(dāng)熔體溫度上升至810~ 830°C，添加A1-10P中間合金變質(zhì)劑，攪拌均勻，保溫10~20min;
[0010] (2)當(dāng)熔體溫度降至780~800°C時(shí)，添加精煉劑，充分?jǐn)嚢?，保?0~20min后 除去浮渣；
[0011] (3)向合金熔體中通入氣壓為0.IMPa的惰性氣體，保溫10~20min，除氣結(jié)束后 烙體靜置10~20min;
[0012] (4)加熱熔體至澆注溫度后進(jìn)行半連續(xù)鑄造；
[0013] (5)將鑄坯加熱至440~450°C時(shí)進(jìn)行擠壓。
[0014] 步驟（1)中，采用電磁感應(yīng)加熱爐對(duì)合金原料進(jìn)行加熱熔化；添加A1-10P中間合 金變質(zhì)劑占總量的質(zhì)量百分比為4%~6%，A1-10P中間合金中，P占重量10%
[0015] 步驟（2)中，添加精煉劑的質(zhì)量百分比為2%~4%，所述的精煉劑為氯鹽精煉劑。
[0016] 步驟（3)中，所述的惰性氣體為氬氣。
[0017] 步驟（4)中，熔體的澆注溫度為760~780°C;半連續(xù)鑄造時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)的熔體溫度 控制在700~720°C;連鑄機(jī)的連鑄速度為4~6mm/s，冷卻水流量為10~15m3/h。
[0018] 步驟（5)中，擠壓速度為20~30m/min。
[0019] 與現(xiàn)有普通鑄造獲得的鑄坯相比，本發(fā)明方法有以下特點(diǎn)：
[0020] ( 1)本發(fā)明方法采用A1-10P中間合金變質(zhì)劑對(duì)合金進(jìn)行變質(zhì)處理，配合快速半連 續(xù)鑄造，獲得初生硅細(xì)小，分布均勻的過共晶鋁合金鑄坯。
[0021] (2)本發(fā)明將合金鑄坯加熱至440~450°C，首先可以使鑄坯中的初生硅形貌圓 整化，并且可以使共晶硅由針狀變?yōu)槎贪魻?，呈彌散分布，減少后續(xù)變形過程中產(chǎn)的應(yīng)力集 中。
[0022] (3)本發(fā)明將合金鑄坯加熱后通過擠壓工藝，可以進(jìn)一步破碎細(xì)化初生硅，而且能 消除鑄坯中的氣孔缺陷，提高坯料塑性；并且獲得的擠壓棒坯表面光潔，有利于后續(xù)模鍛成 形。
[0023]本發(fā)明首先按照重量比：15wt%Si、lwt%Mg、5wt%Cu，余量為鋁配制鋁合金原料，然 后在高溫條件下進(jìn)行變質(zhì)精煉除氣，采用半連續(xù)鑄造方法獲得鑄坯，將鑄坯加熱至440~ 450°C進(jìn)行擠壓，得到適合后續(xù)模鍛成形的擠壓棒坯。采用該方法獲得的過共晶鋁硅合金擠 壓棒坯，其初生硅組織細(xì)小，平均尺寸小于15ym，共晶硅分布均勻，形貌規(guī)則、圓整，其機(jī)械 性能良好，適合用于制備汽車空調(diào)壓縮機(jī)，而且此方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，具有較高的生產(chǎn) 效率，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明汽車空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子專用過共晶鋁硅合金坯料的制備方法的工藝 流程圖。
[0025] 圖2 (a)和圖2 (b)為過共晶鋁硅合金坯料的金相組織圖，其中，圖2 (a):普通 連鑄棒坯顯微組織；圖2 (b):變質(zhì)連鑄+擠壓坯料顯微組織。
[0026] 具體的實(shí)施方式
[0027] 如圖1所示，為本發(fā)明汽車空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子專用過共晶鋁硅合金坯料的制備方法 的工藝流程，主要包括：原材料熔煉、變質(zhì)處理、精煉扒渣、準(zhǔn)備澆注、鑄造、鋸切、棒坯加熱 及擠壓步驟。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] -種汽車空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子專用過共晶鋁硅合金坯料的制備方法，其工藝步驟如 下：
[0030] (1)按照重量比：15?丨°/(^、1￥丨9?%、5￥丨%(：11，余量為鋁，配制鋁合金原料，將配制好 的過共晶鋁硅合金置于電磁感應(yīng)加熱爐中熔化成合金熔體，當(dāng)熔體溫度上升至830°C，添加 質(zhì)量百分比為4%的A1-10P中間合金變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理；
[0031] (2)當(dāng)熔體溫度降至780°C時(shí)，添加質(zhì)量百分比為2%的氯鹽精煉劑，充分?jǐn)嚢?，?溫lOmin后除去浮漁；
[0032] (3)向合金中通入氣壓為0.IMPa的氬氣，保溫lOmin，除氣結(jié)束后熔體靜置 lOmin；
[0033] (4)加熱熔體至澆注溫度760°C;結(jié)晶器內(nèi)的熔體溫度為700°C;連鑄機(jī)的連鑄速 度為4mm/s，冷卻水流量為10m3/h進(jìn)行半連續(xù)鑄