專利名稱：生產(chǎn)壓縮機座板的方法
背景技術(shù)：
在以上述方法構(gòu)成的壓縮機中，由于圖7所示驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)斜盤93同步旋轉(zhuǎn)并發(fā)生傾斜，使活塞92通過座板94在汽缸膛孔91a內(nèi)做往復(fù)運動。由于這個原因，制冷劑氣體被吸入，壓縮，并在活塞92的缸蓋端排出。在平面部分94b與旋轉(zhuǎn)斜盤93的表面滑動時，座板94的球面部分94a，與活塞92的球形密封92a的表面滑動。因此，座板94在活塞92和旋轉(zhuǎn)斜盤93之間受到很大的摩擦力，所以要求座板94具有耐磨性能和長的疲勞壽命。
在過去，這種座板94是由下列方法(示于圖1)制造的。即首先由含高碳鉻的鋼SUJ2(JIS G4805)制造毛坯球80。
這里的SUJ2由下列成分組成碳0.95-1.10重量％鉻1.30-1.60重量％錳≤0.5重量％硅0.15-0.35重量％磷≤0.025重量％硫≤0.025重量％
從由上述SUJ2組成的棒件上切下能夠制造座板的適量材料，將該材料制成球形而制成毛坯球80，然后將其淬火、回火、拋光、和退火。
其次，如圖1所示，采用壓制過程S71，將毛坯球80制成座板形狀的材料81。然后使材料81在淬火爐中進行淬火過程S72，獲得高硬度的淬火座板82。再使淬火座板82在回火爐中進行回火過程S73，獲得熱處理的座板83，該板保持其高硬度并具有韌性。最后對熱處理的座板83進行拋光過程S74，獲得壓縮機座板94。
通過對材料81進行淬火過程S72，使如此制造的座板94具有高硬度，通過隨后進行的回火過程S73，又使其具有高韌性，所以能獲得所要求的耐磨性能和長的疲勞壽命。
在采用上述相關(guān)技術(shù)的生產(chǎn)方法制造的座板中，如果熱處理的座板83拋光不充分，則耐久性能不夠，所以拋光過程S74需要的時間很長，使制造成本驟增。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)壓縮機座板的方法，該座板的耐久性好，生產(chǎn)成本低。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種生產(chǎn)壓縮機座板的方法，其中包括使材料在淬火爐中淬火的過程，該材料由鉻和/或錳鋼組成，并制成座板的形狀，所述的淬火過程包括防止鉻和/或錳氧化的步驟。
優(yōu)選該步驟是降低淬火爐中的壓力，以產(chǎn)生真空。
另外，該步驟是采用惰性氣體或改性氣體，置換淬火爐中的空氣。
優(yōu)選該步驟是在淬火之前，在材料的表面上形成能防止鉻和/或錳氧化的抗氧化膜。
更優(yōu)選抗氧化膜是磷酸鹽膜。
附圖簡述根據(jù)下面參照附圖對所給優(yōu)選實施方案的詳述，將會更清楚本發(fā)明的這些和其它目的以及特征，在附圖中圖1是實施例1-3和對比例的流程圖；圖2是采用掃描電子顯微鏡拍攝的實施例1座板表面的橫截面照片；圖3是采用金相顯微鏡拍攝的實施例1座板橫截面的組構(gòu)的照片；
圖4是采用掃描電子顯微鏡拍攝的對比例座板表面的橫截面照片；圖5是采用金相顯微鏡拍攝的對比例座板截面的組構(gòu)的照片；圖6是在包括對比例座板的壓縮機中，座板和活塞之間滑動部件的局部剖視圖；圖7是包括實施例1-3和對比例的座板的壓縮機的局部剖視圖；和圖8是實施例1-3和對比例的座板的側(cè)視圖。
對優(yōu)選實施方案的說明發(fā)明人經(jīng)過精心研究解決了上述問題，在進行下列考慮之后，完成本發(fā)明。
也就是說，在拋光過程S74不充分時，座板94的表面發(fā)生剝落，在壓縮機開動過程中，形成磨碎的粉末。在與座板94呈滑動關(guān)系中，這些磨碎的粉末能磨損活塞92的球形密封92a，增大了座板在座板94和球形密封92a之間的間隙。所以壓縮機的操作性能有下降的趨勢。特別是在可改變體積的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機中，采用只使用一端作為頂端的活塞，由于座板間隙的增大，會出現(xiàn)很大的問題。
根據(jù)發(fā)明人的一些實驗，已經(jīng)清楚，這個問題是由于加入到SUJ2中的鉻和錳在淬火過程S72中氧化造成的。
也就是說，在相關(guān)技術(shù)的生產(chǎn)方法中，將改性氣體吹入熱處理爐中，采用改性氣體代替熱處理爐中的空氣。在這種氣氛中完成對材料81的淬火過程S72。因此，淬火過程S72曾是在具有殘留在該氣氛中的空氣中的微量氧的條件下和在相當高的溫度下進行的，所以該氣氛中的氧與存在在材料81表面附近的鉻和錳反應(yīng)，容易在晶粒的邊界上生成鉻和錳的氧化物。在座板83表面上存在的鉻和錳的氧化物是易碎的，所以如圖6所示，在運行過程中在晶粒的邊界上形成一些微裂紋，由于與球形密封92a的滑動作用，金屬的組構(gòu)最終會發(fā)生剝落。另一方面，鉻和錳是為改善淬火性能而加入的元素。由于加入這些金屬，可以獲得更好的耐磨性能和更長的疲勞壽命。因此鉻和錳是一些不可缺少的元素。
因此，使獲得的熱處理的座板83，進行充分的拋光過程S74，除去在表面上晶粒邊界處存在的鉻或錳的所有氧化物。由此拋光過程S74需要很長的時間，增加了拋光劑的用量，所以，使制造成本驟增。
因此，生產(chǎn)本發(fā)明的壓縮機座板的方法，提供使材料淬火的淬火過程，該材料由鉻和/或錳鋼組成，并制成座板的形狀。在淬火過程中，采用一種能防止鉻和/或錳氧化的方法。
在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中，采用含高碳鉻的鋼或在其中加入鉻和錳的其它鋼作為材料，例如采用具有優(yōu)良淬火性能的SUJ2(JIS G4805)。在含高碳鉻的鋼中，加入改善淬火性能的鉻和錳。另外，在本發(fā)明中，也可以采用包含鉻或錳的其它鋼作為材料。
采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法，在淬火過程中，防止材料中鉻和/或錳的氧化，所以在晶粒的邊界上，不生成鉻或錳的氧化物。因此，在晶粒的邊界上，沒有微裂紋生成，座板的表面不會剝落，以在壓縮機開動過程中形成磨碎的粉末，座板的間隙也不會增大。所以壓縮機能長期保持足夠好的操作性能。
另外，在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中，不再需要通過拋光除去鉻或錳的氧化物，所以可以減少拋光的工作量。因此拋光可在短時間內(nèi)完成，也減少了拋光劑的用量，這也能降低制造的成本。
因此，采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法，能生產(chǎn)耐用性能優(yōu)良和成本低的壓縮機座板。
在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中，作為防止氧化的方法，優(yōu)選在真空中進行淬火過程。在真空中進行淬火，能可靠地防止加入鋼中的鉻和/或錳被氧化。因此能可靠地獲得本發(fā)明的作用和效果。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于不需要采用氣體置換空氣，加工成本也較低。真空淬火過程優(yōu)選在高真空度下進行。
另外，在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中，作為防止氧化的方法，優(yōu)選在惰性氣體或改性氣體氣氛中進行淬火過程。在這種情況下，不應(yīng)象在相關(guān)技術(shù)中那樣，殘留有空氣中的氧。而且在惰性氣體或改性氣體中也不應(yīng)該包含氧。采用惰性氣體或改性氣體充分置換空氣氣氛，使淬火過程的氣氛中沒有任何氧存在，因此又能可靠地防止鉻或錳的氧化。本發(fā)明可以采用氬、氦、或其它稀有氣體、或氮、或活性差的其它氣體，作為惰性氣體。此外，也可以采用這些惰性氣體的混合氣體。另一方面，可以采用由丙烷等制成的氣體作為改性氣體。另外，為了防止殘留氧，可以使爐子一度成為真空，然后加入惰性氣體或改性氣體。
另外，在本發(fā)明的生產(chǎn)方法中，優(yōu)選在淬火過程之前，在材料的表面上形成能防止鉻和/錳氧化的抗氧化膜，作為防止氧化的方法。在材料的表面上形成抗氧化膜以后，即使在淬火過程的氣氛中有氧存在，也能防止材料中鉻和/或錳的氧化，因此能獲得本發(fā)明的作用和效果。另外，根據(jù)本發(fā)明，不需要置換空氣的真空泵和管道等，所以可降低淬火過程的投資費用。
本發(fā)明可以采用磷酸鹽膜作為抗氧化膜。在材料的表面上，以致密的膜形成磷酸鹽膜，所以作為抗氧化膜，磷酸鹽膜是優(yōu)良的。另外，在制成座板形狀之前的階段形成磷酸鹽膜，能降低制造座板形狀的壓制過程所施加的壓力，提高壓制尺寸的精確度。
其次，將參照


實施本發(fā)明的實施例1-3以及對比例。
實施例1在實施例1的壓縮機座板生產(chǎn)方法中，采用與圖1所示的相關(guān)技術(shù)相同的方法，使毛坯球80進行壓制過程S71，以制成材料81。然后使材料81進行淬火過程S72，以獲得淬火的座板82。使這個淬火的座板82進行回火過程S73，以獲得熱處理的座板83。然后使熱處理的座板83進行拋光過程S74，以獲得座板94。
然而，實施例1在下列過程中與相關(guān)技術(shù)的方法不同，即在淬火過程S72中，采用與真空泵連接的淬火爐。將材料81放置在該淬火爐中，開動真空泵，使淬火爐中的壓力降低到約5-10Pa。使材料81在500-750℃下保持約45-60分鐘，然后在800-840℃下保持60-90分鐘，隨后迅速冷卻。以這種方法使材料81淬火，獲得淬火的座板82。
另外，作為回火過程S73，準備能夠用氮氣置換氣氛的回火爐。將淬火的座板82放置在回火爐中，用氮氣置換空氣，使氮氣的壓力與大氣大致相同。使座板在120-200℃下保持100-150分鐘，使淬火的座板82回火。以這種方法，獲得熱處理的座板83。
最后，作為拋光過程S74，在下列條件下采用拋光墊將熱處理的座板拋光。以這種方法獲得實施例1的壓縮機座板94。
研磨劑 500#-1500#GC轉(zhuǎn)速 80-90rpm壓力 300-600g/件拋光時間 10-15分鐘(座板配入設(shè)置在轉(zhuǎn)盤上的幾百個孔中)實施例2在實施例2的壓縮機座板生產(chǎn)方法中，在淬火過程S72中，采用能用氮氣完全置換氣氛的淬火爐，代替連接真空泵的淬火爐。其余條件與實施例1的條件相似。以這種方法，獲得實施例2的壓縮機座板94。
實施例3在實施例3的壓縮機座板生產(chǎn)方法中，將毛坯球80浸泡在磷酸鹽膜處理溶液中，然后沖洗，在毛坯球80上制成磷酸鹽膜。其余條件與實施例1的條件相似。以這種方法，獲得實施例3的壓縮機座板94。
對比例在對比例的壓縮機座板生產(chǎn)方法中，在淬火過程S72，采用能用改性氣體置換氣氛的常規(guī)淬火爐，在改性氣體氣氛中進行淬火。爐中仍有殘留空氣中的氧，其余條件與實施例1的條件相似。以這種方法，獲得對比例的壓縮機座板94。
對表面上金屬組構(gòu)的評價采用掃描電子顯微鏡鑒定采用上述方法制造的實施例1和對比例的座板94的表面，采用X-射線微分析儀分析它們的表面。還采用金相顯微鏡和X-射線微分析儀鑒定和分析座板94橫截面上的金屬組構(gòu)。
為了分析表面上的金屬組構(gòu)，首先采用切割機切割每個座板94，然后用樹脂覆蓋所得的切片。其次，采用拋光機將用樹脂覆蓋的座板94的切片，拋光到鏡面光潔度。其次，采用X-射線微分析儀分析拋光的切片表面。為了鑒定橫截面上的金屬組構(gòu)，在用X-射線分析儀分析橫截面之后，采用Nytal腐蝕溶液腐蝕鏡狀的拋光表面，然后采用金相顯微鏡鑒定。
對表面的鑒定和分析對圖2所示實施例1的座板94，在座板94的表面上沒有觀測到粒狀物質(zhì)存在。雖然沒有示出，但對實施例2和實施例3的座板94，采用與實施例1相同的方法，也未觀測到粒狀物質(zhì)存在。
與此相反，對圖4所示的對比例的座板94，在座板94的表面上，能觀測到粒狀物質(zhì)形成的暗黑色反差。在暗黑色反差部分，觀測到鉻或錳與氧一起存在。因此，可以認為這些粒狀物質(zhì)是鉻或錳的氧化物。
對橫截面的鑒定和分析對圖3所示實施例1的座板94，在近表面處沒有觀測到任何缺陷。雖然沒有示出，但對實施例2和3的座板94，采用與實施例1相同的方法，也觀測不到粒狀物質(zhì)的存在。
與此相反，對圖5所示對比例的座板94，在橫截面上觀測到沿晶粒的邊界有腐蝕的組構(gòu)，距表面的深度達到約1.5μm。另外，根據(jù)采用X-射線微分析儀分析發(fā)現(xiàn)，腐蝕組構(gòu)的位置與鉻或錳氧化物存在的位置相符。根據(jù)這一點了解到，在對比例中，存在深度離表面達約1.5μm的鉻或錳發(fā)生氧化，并存在在晶粒的邊界上。
根據(jù)上面的結(jié)果了解到，對實施例1-3的座板94，加到SUJ2中的鉻和錳未被氧化，而對比例的座板94，在近表面處存在的鉻和錳卻發(fā)生了氧化。
因此，在運行包括對比例座板94的壓縮機時可了解到，座板94受到活塞92球形密封92a很大的摩擦力，所以如圖6所示，在座板頂部表面94a的晶粒邊界上很容易出現(xiàn)微裂紋15，金屬的組構(gòu)很容易剝落。
與此相反，在運行包括實施例1-3座板94的壓縮機時可了解到，座板94在晶粒的邊界上沒有微裂紋，座板的表面沒有剝落以形成磨碎的粉末，座板的間隙也不增大。因此壓縮機可以長期保持足夠好的操作性能。
另外，在實施例1-3的座板94的生產(chǎn)方法中，由于在圖1所示拋光過程S74中由于不需要磨掉鉻或錳的氧化物，所以可以減少拋光的工作量。因此，可以縮短拋光所需的時間，拋光劑的用量較少，這也能降低生產(chǎn)的成本。
另外，在實施例1和3的座板94的生產(chǎn)方法中，由于不需要用氣體置換空氣，所以加工費用也較低。
另外，在實施例3的座板94的生產(chǎn)方法中，由于在毛坯球80上制成磷酸鹽膜以后進行壓制過程S71，所以能降低在壓制時施加的壓力，提高了材料81的尺寸精確度。
因此了解到，根據(jù)實施例1-3的生產(chǎn)方法，可以生產(chǎn)耐用性能優(yōu)良、成本低的壓縮機座板94。
注意，也可以將上述的實施例組合起來。例如，可以使有抗氧化膜的座板在惰性氣體或改性氣體氣氛中淬火。在這種情況下，不需安置清除殘余氧的裝置，就能可靠地防止氧化作用。
雖然是為了說明的目的，參照所選擇的具體實施方案說明了本發(fā)明，但是很明顯，在不離開本發(fā)明的基本概念和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行許多改進。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)壓縮機座板的方法，其中包括使材料在淬火爐中淬火的過程，該材料由鉻和/或錳鋼組成，并制成座板的形狀。所述的淬火過程，包括防止鉻和/或錳氧化的步驟。
2.權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中所述的步驟是降低淬火爐中的壓力，產(chǎn)生真空。
3.權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中所述的步驟，是采用惰性氣體或改性氣體置換淬火爐中的空氣。
4.權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中所述的步驟，是在淬火之前，在材料的表面上形成能防止鉻和/或錳氧化的抗氧化膜。
5.權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其中所述的步驟，是在淬火之前，在材料的表面上形成能防止鉻和/或錳氧化的抗氧化膜，其中所述的抗氧化膜是磷酸鹽膜。
全文摘要
一種生產(chǎn)壓縮機座板的方法，該座板的耐用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低，在這種方法中，座板的淬火過程是在真空、惰性氣體、或改性氣體中進行的，以防止材料表面上鉻和錳的氧化，或在材料的表面上形成抗氧化膜以后進行淬火過程，以防止鉻和錳的氧化。
文檔編號C21D1/68GK1392342SQ0212287
公開日2003年1月22日 申請日期2002年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月18日
發(fā)明者近藤芳民, 富田正伸, 三浦康弘, 對馬弘將, 廣田英 申請人:株式會社豐田自動織機