CN102174936B

CN102174936B - 旋转式压缩机用滑块及其制备方法

Info

Publication number: CN102174936B
Application number: CN 201110056055
Authority: CN
Inventors: 龚沛; 周红涛
Original assignee: Panasonic Wanbao Appliances Compressor Guangzhou Co Ltd
Current assignee: Panasonic Wanbao Appliances Compressor Guangzhou Co Ltd
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2031-03-09
Also published as: CN102174936A

Abstract

本发明公开了一种旋转式压缩机用滑块及其制造方法，其选取GCr15或GCr15SiMn轴承钢钢材为材料，通过预处理、冷轧、切割、热处理及尺寸安定性处理等步骤得到符合要求的滑块。本发明通过合理选材及恰当的热处理工艺，扩大了旋转式压缩机用滑块的选材范围，材料的合金元素含量低，降低了对稀缺元素的要求，降低对环境的负荷，同时低减了滑块的原材料成本，而且制造工艺简单，制造成本低廉，制得滑块具有高硬度、高韧性和高耐磨性，均能满足目前旋转式压缩机的使用要求。

Description

旋转式压缩机用滑块及其制备方法

技术领域

本发明涉及压缩机领域，特别是旋转式压缩机用的滑块及其制备方法。

技术背景

旋转式压缩机由于其效率高、体积小及重量轻的特点，得到了广泛的应用。

现有的旋转式压缩机的泵体一般由滑块1、弹簧2、活塞3、汽缸4、曲轴5及上下轴承组成(如图1、2)，作为压缩机泵体的重要部品-滑块1，在弹簧2的推动力下，其先端R面11始终与高速偏心旋转的活塞3外圆柱面紧密贴合形成摩擦副，该摩擦副为线接触，接触面压极高，且该摩擦副长期处于少油的临界润滑状态，导致其接触部位极易发生磨损。因此，对于滑块材料的选取，需要其具有高硬度、高韧性、高耐磨性能以及良好的加工性。

长期以来，旋转式压缩机使用的滑块材料主要是高速工具钢和高铬不锈钢，通过高含量的Cr、Mo、V、W等贵合金元素，使滑块具有较高的硬度及耐磨性。由于大量贵合金元素的使用，导致其原材料成本高，制造工艺复杂。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种旋转式压缩机用的滑块，其材料的合金元素含量低，降低了对环境的负荷及原材料成本。

本发明的另一个目的是提供上述旋转式压缩机用的滑块的制备方法，其制造工艺简单，制造成本低廉。

本发明的目的是这样实现的：一种旋转式压缩机用滑块的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)原材料选取：选取GCr15或GCr15SiMn轴承钢钢材；

(2)预处理：对原材料进行球化退火处理；

(3)冷轧：按滑块宽、高度所需精度冷轧加工为扁形板材；

(4)切割：按滑块长度要求切割滑块，并铣出滑块槽；

(5)热处理及尺寸安定性处理：对切割成型后的滑块依次进行淬火、深冷及回火。还包括步骤(6)粗磨：对热处理后滑块的各个平面及R角进行磨削加工；(7)精磨：

将磨削后滑块的各个平面及R角进行精磨，得到符合要求的滑块。所述步骤(1)的GCr15轴承钢，按质量百分比计算含有以下化学成分：C：0.95～1.05％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.25～0.45％、Cr：1.40～1.65％、S：≤0.025％、P：≤0.025％、Ni：≤0.30％、Mo：≤0.10％，余量为Fe以及正常出现的杂质。

所述步骤(1)的GCr15SiMn轴承钢，按质量百分比计算含有以下化学成分：C：0.95～1.05％、Si：0.45～0.75％、Mn：0.95～1.25％、Cr：1.40～1.65％、S：≤0.025％、P：≤0.025％、Ni：≤0.30％、Mo：≤0.10％，余量为Fe以及正常出现的杂质。

所述步骤(2)的球化退火处理工艺为：炉温760～780℃，保温2.5-3.5小时，然后随炉缓慢冷却至650℃以下出炉空冷。

所述步骤(5)的淬火处理工艺为：炉温870±5℃，碳势保持在0.7-1％，保温时间为45-80分钟。

所述步骤(5)的尺寸安定性处理工艺为：将淬火后的工件进行-40℃以下的深冷处理，保温时间为45-80分钟。

所述步骤(5)的回火处理工艺为：炉温190±10℃，保温100-140分钟。

由上述制造方法制得的旋转式压缩机用滑块。

目前广泛使用的滑块材料仅仅局限于高速工具钢及高铬不锈钢，因此，存在选材范围小、制造成本高的问题。本发明通过合理选材及恰当的热处理工艺，扩大了旋转式压缩机用滑块的选材范围，采用GCr15或GCr15SiMn轴承钢为材料，其合金元素含量低，降低了对稀缺元素的要求，降低对环境的负荷，同时低减了滑块的原材料成本，而且制造工艺简单，制造成本低廉，而制得滑块具有高硬度、高韧性和高耐磨性，能够满足目前旋转式压缩机的使用要求。

附图说明

图1是现有技术的压缩机泵体剖面图；

图2是本发明实施例的滑块立体图；

图3是本发明实施例1的滑块渗碳层金相显微组织(金相显微镜500×)；

图4是本发明实施例1的滑块芯部金相显微组织(扫描电子显微镜2000×)。

具体实施方式

本发明是一种旋转式压缩机用滑块，如图2所示，其制造方法包括以下步骤：

(1)原材料选取：选取GCr15或GCr15SiMn轴承钢钢材，其中GCr15轴承钢，按质量百分比计算含有以下化学成分：C：0.95～1.05％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.25～0.45％、Cr：1.40～1.65％、S：≤0.025％、P：≤0.025％、Ni：≤0.30％、Mo：≤0.10％，余量为Fe以及正常出现的杂质；GCr15SiMn轴承钢，按质量百分比计算含有以下化学成分：C：0.95～1.05％、Si：0.45～0.75％、Mn：0.95～1.25％、Cr：1.40～1.65％、S：≤0.025％、P：≤0.025％、Ni：≤0.30％、Mo：≤0.10％，余量为Fe以及正常出现的杂质。

(2)预处理：对原材料进行球化退火处理，为后续加工做好组织准备。球化退火处理工艺为：炉温760～780℃，保温2.5-3.5小时，然后随炉缓慢冷却至650℃以下出炉空冷。球化退火的目的是获得均匀分布的细粒状珠光体组织，同时为淬火提供良好的组织准备。

(3)冷轧：按滑块宽、高度所需精度冷轧加工为扁形板材；

(4)切割：按滑块长度要求切割滑块，并铣出滑块槽；

(5)热处理及尺寸安定性处理：对切割成型后的滑块依次进行淬火、深冷及回火。上述的滑块长期在高负荷及少油的临界润滑状态下运转，为保证其具有高硬度及良好的耐磨性能，需对滑块进行以下的热处理：淬火处理工艺为：炉温870±5℃，碳势保持在0.7-1％，保温时间为45-80分钟。尺寸安定性处理工艺为：将淬火后的工件进行-40℃以下的深冷处理，保温时间为45-80分钟，其目的是确保其尺寸安定性满足使用要求，并提高硬度。回火处理工艺为：炉温190±10℃，保温100-140分钟。经过上述热处理后，滑块表面生成厚度40-120μm的渗碳层。炉温、碳势、保温时间等参数对渗碳层形成的影响：炉温及碳势越高，保温时间越长，在工件表面形成的渗碳层组织就越厚。但是炉温太高或者碳势较大都会导致渗碳太快，所形成的渗碳层组织过渡不均匀，并且与基体结合力较弱，实际应用时在结合处发生开裂，导致工件在服役期间发生失效。经研究采用上述工艺效果最佳。

(6)粗磨：对热处理后滑块的各个平面及R角进行磨削加工；

(7)精磨：将磨削后滑块的各个平面及R角进行精磨，得到符合要求的滑块。

由上述制造方法制得的旋转式压缩机用滑块。

下面通过实施例及附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

(1)本实施例选取GCr15轴承钢化学成分的钢材，按质量百分比计算含有以下化学成分：C：0.95～1.05％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.25～0.45％、Cr：1.40～1.65％、S：≤0.025％、P：≤0.025％、Ni：≤0.30％、Mo：≤0.10％，余量为Fe以及正常出现的杂质

(2)在冷轧前对原材料进行球化退火处理，退火炉温770±5℃，保温3hr，然后随炉缓慢冷却至650℃以下出炉空冷。

(3)按滑块宽、高度所需精度进行冷轧加工，得到扁形板材；

(4)按滑块长度要求对扁形板材进行切割，并铣出滑块槽；

(5)对切割成型后的滑块依次进行淬火、深冷及回火。

①淬火处理：炉温870±5℃，碳势保持在0.8％，保温时间为60min进行渗碳淬火处理；

②深冷处理：将淬火后的工件进行-40℃以下的深冷处理，保温时间为60min；

③回火处理：炉温190±10℃，保温120min。

经过上述热处理后，滑块表面生成厚度40μm以上的渗碳层，使滑块表面具有高耐磨性。滑块回火后硬度范围在HRC58～63，而且滑块热处理后显微组织为隐晶、细小针状马氏体和均匀分布的细小碳化物以及少量的残留奥氏体，如图3、4所示。对于GCr5钢，在温度范围820-850℃时经过淬火即可产生马氏体基体，但硬度不能满足目前滑块的使用要求；当炉温提升到870℃左右就可以产生渗碳效果。渗碳层太薄，则滑块表面硬度不足，耐磨性较差；渗碳层太厚，会导致滑块表面脆性加大，渗碳层与基体结合力减小，降低滑块长期使用的信赖性，因此渗碳层厚度在40-120μm为宜，最优选在80-100μm。从试验结果来看，在碳势为0.8时能在滑块表面生成40μm以上的渗碳层，硬度和耐磨性得到大幅提升。

(6)粗磨：对热处理后滑块的各个平面及R角进行磨削加工；

(7)精磨：将磨削后滑块的各个平面及R角进行精磨；

按上述步骤操作，即可制造合格的旋转式压缩机用滑块，符合目前旋转式压缩机用滑块的使用要求。

对比分析：

(1)本实施例的滑块材料贵合金元素含量少，价格低廉(预计原材料成本可低减20％以上)；详细成分对比如下。

(2)目前使用的滑块多为SKH51材，其热处理工程为淬火+3次回火，本发明的热处理方法为淬火+深冷+回火，加工周期短，工序也比目前量产品更简单。同时，由于本发明材料的合金元素含量较低，其淬火温度也较低，能耗更小。热处理工艺见表1。

表1.

在本实施例中GCr15钢热处理工艺所需工时相对现行量产工艺可缩短220min，效率提高接近一倍。

实施例2

(1)本实施例中选取GCr15SiMn轴承钢化学成分的钢材，按质量百分比计算含有以下化学成分：C：0.95～1.05％、Si：0.45～0.75％、Mn：0.95～1.25％、Cr：1.40～1.65％、S：≤0.025％、P：≤0.025％、Ni：≤0.30％、Mo：≤0.10％，余量为Fe以及正常出现的杂质。

步骤(2)-(7)同实施例1，制得合格的旋转式压缩机用滑块，符合目前旋转式压缩机用滑块的使用要求。

Claims

1.一种旋转式压缩机用滑块的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）原材料选取：选取GCr15或GCr15SiMn轴承钢钢材；

（2）预处理：对原材料进行球化退火处理；

（3）冷轧：按滑块宽、高度所需精度冷轧加工为扁形板材；

（4）切割：按滑块长度要求切割滑块，并铣出滑块槽；

（5）热处理及尺寸安定性处理：对切割成型后的滑块依次进行淬火、深冷及回火；

（6）粗磨：对热处理后滑块的各个平面及R角进行磨削加工；

（7）精磨：将磨削后滑块的各个平面及R角进行精磨，得到符合要求的滑块。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机用滑块的制造方法，其特征在于：所述步骤（1）的GCr15轴承钢，按质量百分比计算含有以下化学成分：C：0.95～1.05%、Si：0.15～0.35%、Mn：0.25～0.45%、Cr：1.40～1.65%、S：≤0.025%、P：≤0.025%、Ni：≤0.30%、Mo：≤0.10%，余量为Fe以及正常出现的杂质。

3.根据权利要求1所述的旋转式压缩机用滑块的制造方法，其特征在于：所述步骤（1）的GCr15SiMn轴承钢，按质量百分比计算含有以下化学成分：C：0.95～1.05%、Si：0.45～0.75%、Mn：0.95～1.25%、Cr：1.40～1.65%、S：≤0.025%、P：≤0.025%、Ni：≤0.30%、Mo：≤0.10%，余量为Fe以及正常出现的杂质。

4.根据权利要求1所述的旋转式压缩机用滑块的制造方法，其特征在于：所述步骤（2）的球化退火处理工艺为：炉温760～780℃，保温2.5-3.5小时，然后随炉缓慢冷却至650℃以下出炉空冷。

5.根据权利要求1所述的旋转式压缩机用滑块的制造方法，其特征在于：所述步骤（5）的淬火处理工艺为：炉温870±5℃，碳势保持在0.7-1%，保温时间为45-80分钟。

6.根据权利要求1所述的旋转式压缩机用滑块的制造方法，其特征在于：所述步骤（5）的尺寸安定性处理工艺为：将淬火后的工件进行-40℃以下的深冷处理，保温时间为45-80分钟。

7.根据权利要求1所述的旋转式压缩机用滑块的制造方法，其特征在于：所述步骤（5）的回火处理工艺为：炉温190±10℃，保温100-140分钟。

8.由权利要求1-7中任一权利要求所述制造方法制得的旋转式压缩机用滑块。

9.根据权利要求8所述的旋转式压缩机用滑块，其特征在于：所述滑块表面具有厚度为40-120μm的渗碳层。