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CN114381651A - 旋转式制冷压缩机用滚动活塞及其制造方法 - Google Patents

旋转式制冷压缩机用滚动活塞及其制造方法 Download PDF

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CN114381651A
CN114381651A CN202011067645.9A CN202011067645A CN114381651A CN 114381651 A CN114381651 A CN 114381651A CN 202011067645 A CN202011067645 A CN 202011067645A CN 114381651 A CN114381651 A CN 114381651A
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refrigeration compressor
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郑贺
庄泉
夏祖伟
于建芝
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Ningbo Yongwei Group Co ltd
Original Assignee
Ningbo Yongwei Group Co ltd
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Abstract

一种旋转式制冷压缩机用滚动活塞，所述的滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：C 0.17‑0.23％，Si 0.10‑0.45％，Mn 0.35‑0.99％，Cr 0.30‑0.70％，Mo 0.08‑0.35％，Ni 0.00‑2.05，Cu≤0.25％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。还相应提供了一种旋转式制冷压缩机用滚动活塞的制造方法。

Description

旋转式制冷压缩机用滚动活塞及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种旋转式制冷压缩机部件及其制造方法。
背景技术
旋转式制冷压缩机，又称滚动转子式压缩机，其利用活塞旋转对制冷剂气体进行压缩，投放市场已经几十年了，它是目前最常用的压缩机之一。
滚动活塞是旋转式制冷压缩机的重要零件，其设置在压缩机的偏心轴的偏心拐上，制冷时沿着气缸壁滚动，滑片在弹簧力的作用下与滚动转子的外圆壁面紧接触，组成动密封，随着旋转式压缩机采用新型环保制冷剂、高效率和节能等日趋多样化，对能适用于高负荷、高功率、高温、高压等严酷条件下的滚动活塞提出了更高的要求。
长期以来，为使滚动活塞的原料丰富、产品性能更好、生产工艺环保，许多企业进行了多个方面的研究，本申请人也为此进行了长期不懈的研究和开发，取得了一些成果，如本申请人公开的中国专利文献CN101158356A旋转式制冷压缩机用滚动活塞及其制造方法，其采用了GCr15轴承钢为原料，并以此原料冷轧后制成钢管后再进行相应处理，得到了符合要求的滚动活塞产品。又如申请人公开的中国专利文献CN105041658A一种旋转式制冷压缩机用滚动活塞，其采用化学成分如下的渗碳钢：C0.17～0.23；Si0.17～0.37；Mn0.80～1.10；Cr1.00～1.30；Ti 0.04～0.10 ；Fe余量为原料进行制造，最终可制造出合格的滚动活塞。
但上述这些材料远远不能满足生产滚动活塞的实际需要和压缩机技术不断发展的要求。首先，上述原料品种少，选择余地小，供应受限。此外，还有诸如下述不足：上述材料由于材料本身特质导致加工预留量大，需要给最后的精磨工序预留较多的加工余量才能得到合格产品，造成材料浪费；滚动活塞产品为达到更高要求的表面粗糙度，如Rz1.0以下，需要增加精磨工序，导致制造环节增加、生产成本上升；滚动活塞产品在压缩机内部实际使用过程中，上述材料虽较相同的铸造部件磨损量有所减少，但磨损量仍为7微米，有较大的改善空间。为此，还需要寻求更广泛的合适原料。由于钢材种类繁多，而产品要求又十分严格，因此，得到合适的原料仍如大海捞针，需付出创造性的劳动才能获取，为此，申请人一直持续进行研发并取得了突破。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种滚动活塞，使其能够采用合适的材料得到符合要求的滚动活塞。
本发明还提供了该种滚动活塞的制造方法，使其来源广泛且不污染环境。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种旋转式制冷压缩机用滚动活塞，所述的滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：C0.17-0.23％，Si 0.10-0.45％，Mn 0.35-0.99％，Cr 0.30-0.70％，Mo 0.08-0.35％，Ni0.00-2.05，Cu≤0.25％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
更好地，上述滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：C 0.17-0.23％，Si 0.20-0.35％，Mn 0.65-0.95％，Cr 0.35-0.65％，Mo 0.08-0.15％，Cu≤0.25％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
更好地，上述滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：C 0.17-0.23％，Si 0.15-0.40％，Mn 0.60-0.90％，Cr 0.35-0.65％，Mo 0.15-0.30％，Ni 0.40-0.70％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
更好地，上述滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：C 0.17-0.23％，Si 0.15-0.40％，Mn 0.40-0.70％，Cr0.35-0.65％，Mo0.20-0.30％，Ni 1.60-2.00％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
上述活塞材料制成钢管管料经渗碳或碳氮共渗后，其硬度为52-64HRC，有良好塑性、韧性和强度，耐磨性好。
本发明还提供了一种制冷压缩机用滚动活塞的制造方法，其特征在于：
其包括如下步骤：
(一)、选用合适滚动活塞材料制成符合滚动活塞尺寸要求的钢管；
(二)、按长度由钢管切割出滚动活塞料；
(三)、渗碳淬火滚动活塞料；
(四)、冷处理滚动活塞料；
(五)、回火处理滚动活塞料；
(六)、机械加工滚动活塞料后达到滚动活塞规格要求。
更好地，所述步骤（三）中，渗碳淬火处理条件为：渗碳温度为780-930℃，时间为120--240分钟，碳势cp%为0.3-1.2%；淬火温度为770-830℃，介质为油。
所述步骤（四）中，冷处理条件为：温度为-60℃--- -110℃，时间为50-150分钟。
所述步骤（五）中，回火温度为160-200℃，回火时间60-240分钟。
所述步骤（二）中，若表面粗糙度不够，可增加粗磨处理，步骤（六）中，机械加工包括粗磨、精磨，或其他类似提高产品表面粗糙度的处理方法。
本发明的优点在于：
1、采用本申请的原材料制备滚动活塞，由此提供了更广泛来源的原材料。
2、滚动活塞采用本申请的材料先制成管料，由于材料的特殊性能，钢管原料的内孔和外圆都保持着较高的质量，不需车削剥皮，特别是渗碳处理后的磨削余量可由上述已有材料的0.05mm以上降至0.01-0.015mm，切削加工工作量可减少70％以上，钢材利用率可达95％以上，因此大幅降低了制造成本。
3、本发明的滚动活塞制造方法，利用申请材料的特性无需另外采用其他工艺，仅通过直接精磨即可得到极高的表面粗糙度，即滚动活塞成品的表面粗糙度由Rz2-2.5降至Rz1.0以下。这样能在大幅提高产品表面质量的同时，减少了制造环节，满足了更好的技术要求。
附图说明
图1为本发明实施例滚动活塞的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图、实施例对本发明作详细描述。
实施例1
一种旋转式制冷压缩机用滚动活塞，所述的滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：
C 0.17-0.23％，Si 0.20-0.35％，Mn 0.65-0.95％，Cr 0.35-0.65％，Mo 0.08-0.15％，Cu≤0.25％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
其通过以下方法制成滚动活塞，具体步骤包括：
(一)、用上述滚动活塞材料制成符合滚动活塞尺寸要求的钢管；
(二)、按长度由钢管切割出滚动活塞料；
(三)、然后渗碳淬火滚动活塞圈料；
(四)、然后冷处理滚动活塞圈料；
(五)、然后回火处理滚动活塞圈料；
(六)、再机械加工后达到滚动活塞规格要求。
上述步骤（一）中冷轧成精密钢管时，按滚动活塞内外径尺寸进行冷精轧，留0.2mm的磨削余量，不需车削。
上述步骤（三）中渗碳淬火处理条件为：渗碳温度为920±10℃，时间为180分钟，碳势cp%为0.3%；淬火温度为810℃，介质为油。
上述步骤（四）中，冷处理条件为：温度为-110℃，时间为150分钟。
上述步骤（五）中，回火温度为200℃，回火时间1小时。
上述步骤（六）中，机械加工包括粗磨滚动活塞圈料外径面与双端平面、精磨内外径面与双端平面以及珩磨内径面滚动活塞圈料各个面，精磨预留量为0.01mm。
上述滚动活塞渗碳淬火、回火后硬度为56HRC。
上述滚动活塞产品表面粗糙度为Rz1.0。
上述滚动活塞磨损为5微米，背景技术中提到的材料的磨损为7微米，因此，耐磨性有显著提高，气密性增强，进一步提高了压缩机的使用寿命并保证了其设计效率。
上述滚动活塞磨损的检测方法如下：根据目标压缩机型号准备滚动活塞样品并装配整机，按照日常使用极限不间断运行4000小时，然后停止，分解压缩机，测量使用后的滚动活塞，在活塞外径沿轴向测量其直线度，由于长期运行必然有磨损，因此直线度拟合的曲线必然有最高点与最低点，之间的差值即记为外径磨损量。
实施例2
一种旋转式制冷压缩机用滚动活塞，滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：C 0.17-0.23％，Si 0.15-0.40％，Mn 0.60-0.90％，Cr 0.35-0.65％，Mo 0.15-0.30％，Ni 0.40-0.70％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
其通过以下方法制成滚动活塞，具体步骤包括：
(一)、用上述滚动活塞材料制成符合滚动活塞尺寸要求的钢管；
(二)、按长度由钢管切割出滚动活塞料；
(三)、然后渗碳淬火滚动活塞圈料；
(四)、然后冷处理滚动活塞圈料；
(五)、然后回火处理滚动活塞圈料；
(六)、再机械加工后达到滚动活塞规格要求。
上述步骤（一）中冷轧成精密钢管时，按滚动活塞内外径尺寸进行冷精轧，留0.25mm的磨削余量，不需车削。
上述步骤（三）中渗碳淬火处理条件为：渗碳温度为850±10℃，时间为120分钟，碳势cp%为0.8%；淬火温度为830℃，介质为油。
上述步骤（四）中，冷处理条件为：温度为-60℃，时间为150分钟。
上述步骤（五）中，回火温度为180℃，回火时间3小时。
上述步骤（六）中，机械加工包括粗磨滚动活塞圈料外径面与双端平面、精磨内外径面与双端平面以及珩磨内径面滚动活塞圈料各个面，精磨预留量为0.015mm。
上述滚动活塞渗碳淬火、回火后硬度为59HRC。
上述滚动活塞表面粗糙度为Rz0.9。
上述滚动活塞磨损为5微米，测量方法同实施例1，背景技术中的材料的磨损7为微米，因此，耐磨性有显著提高，气密性增强，进一步提高了压缩机的使用寿命并保证了其设计效率。
实施例3
一种旋转式制冷压缩机用滚动活塞，滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：C 0.17-0.23％，Si 0.15-0.40％，Mn0.40-0.70％，Cr0.35-0.65％，Mo0.20-0.30％，Ni 1.60-2.00％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
一种旋转式制冷压缩机用滚动活塞，滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：C0.17-0.23％，Si 0.15-0.40％，Mn 0.60-0.90％，Cr 0.35-0.65％，Mo 0.15-0.30％，Ni0.40-0.70％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
其通过以下方法制成滚动活塞，具体步骤包括：
(一)、用上述滚动活塞材料制成符合滚动活塞尺寸要求的钢管；
(二)、按长度由钢管切割出滚动活塞料；
(三)、然后渗碳淬火滚动活塞圈料；
(四)、然后冷处理滚动活塞圈料；
(五)、然后回火处理滚动活塞圈料；
(六)、再机械加工后达到滚动活塞规格要求。
上述步骤（一）中冷轧成精密钢管时，按滚动活塞内外径尺寸进行冷精轧，留0.3mm的磨削余量，因此不需车削。
上述步骤（三）中渗碳淬火处理条件为：渗碳温度为790±10℃，时间为240分钟，碳势cp%为1.2%；淬火温度为770℃，介质为油。
上述步骤（四）中，冷处理条件为：温度为-80℃，时间为120分钟。
上述步骤（五）中，回火温度为160℃，回火时间4小时。
上述步骤（二）中，在渗碳处理前进行粗磨。
上述步骤（六）中，机械加工包括粗磨滚动活塞圈料外径面与双端平面、精磨内外径面与双端平面以及珩磨内径面滚动活塞圈料各个面，精磨预留量为0.01mm。
上述滚动活塞渗碳淬火、回火后硬度为63HRC。
上述滚动活塞产品表面粗糙度为Rz0.8。
上述滚动活塞磨损为4.5微米，测量方法同实施例1，背景技术中材料的磨损为7微米，因此，耐磨性有显著提高，气密性增强，进一步提高了压缩机的使用寿命并保证了其设计效率。

Claims (10)

1.一种旋转式制冷压缩机用滚动活塞，其特征在于：所述的滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：C0.17-0.23％，Si0.10-0.45％，Mn0.35-0.99％，Cr0.30-0.70％，Mo0.08-0.35％，Ni 0.00-2.05，Cu≤0.25％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的滚动活塞，其特征在于：所述的滚动活塞材料热处理后其硬度为52-64HRC。
3.如权利要求1或2所述的滚动活塞，其特征在于：所述的滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）： C 0.17-0.23％，Si 0.20-0.35％，Mn 0.65-0.95％，Cr 0.35-0.65％，Mo0.08-0.15％，Cu≤0.25％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
4.如权利要求1或2所述的滚动活塞，其特征在于：所述的滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：C 0.17-0.23％，Si 0.15-0.40％，Mn 0.60-0.90％，Cr 0.35-0.65％，Mo 0.15-0.30％，Ni 0.40-0.70％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
5.如权利要求1或2所述的滚动活塞，其特征在于：所述的滚动活塞材料为下述成份的钢材（重%）：C 0.17-0.23％，Si 0.15-0.40％，Mn0.40-0.70％，Cr0.35-0.65％，Mo0.20-0.30％，Ni 1.60-2.00％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。
6.一种旋转式制冷压缩机用滚动活塞的制造方法，其特征在于：其包括如下步骤：
(一)、选用合适滚动活塞材料制成符合滚动活塞尺寸要求的钢管；
(二)、按长度由钢管切割出滚动活塞料；
(三)、渗碳淬火滚动活塞料；
(四)、冷处理滚动活塞料；
(五)、回火处理滚动活塞料；
(六)、机械加工滚动活塞料后达到滚动活塞规格要求。
7.如权利要求6所述的旋转式制冷压缩机用滚动活塞的制造方法，其特征在于：所述的步骤(三)中滚动活塞料渗碳淬火处理条件为：渗碳温度为780-930℃，时间为120--240分钟，碳势cp%为0.3-1.2%；淬火温度为770-830℃，介质为油。
8.如权利要求6所述的旋转式制冷压缩机用滚动活塞的制造方法，其特征在于：步骤(四)中冷处理滚动活塞料温度为-60—-110℃，时间为50-150分钟。
9.如权利要求6所述的旋转式制冷压缩机用滚动活塞的制造方法，其特征在于：步骤(五)中滚动活塞料回火温度为160-200℃，保温60-240分钟。
10.如权利要求6所述的旋转式制冷压缩机用滚动活塞的制造方法，其特征在于：步骤(六)机械加工包括粗磨外径面与双端平面、精磨内外径面与双端平面以及珩磨内径面。
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