專利名稱：往復(fù)型壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車空調(diào)機(jī)的往復(fù)型壓縮機(jī)，更具體地說涉及對形成缸筒的缸體的可滑動(dòng)性的改進(jìn)。
往復(fù)型壓縮機(jī)廣泛地用于例如汽車空調(diào)機(jī)中，在往復(fù)型壓縮機(jī)中，如

圖1所示的日本專利公開No.62-51776中所公開的一種斜盤型壓縮機(jī)(以下簡稱壓縮機(jī))的結(jié)構(gòu)如下。平行于軸心在兩缸體10、12中形成許多缸筒8，斜盤16安裝在由缸體10、12支承的驅(qū)動(dòng)軸14上。一活塞15通過頂球13錨定在斜盤16上，并且活塞15被支承于缸筒8中，從而使其可根據(jù)斜盤16的傾斜度往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在兩缸體10、12外側(cè)，前后殼體22、24通過閥盤由螺栓26聯(lián)接，螺栓26從兩缸體10、12中穿過。在前、后殼體22、24中設(shè)有通過閥盤中的吸入口與缸筒8相通的吸入腔1、2，還設(shè)有通過閥盤中的排出口與缸筒8相通的排出腔3、4。
在這種壓縮機(jī)中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸14轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，斜盤16轉(zhuǎn)動(dòng)并同時(shí)根據(jù)斜盤16的傾斜度而擺動(dòng)。由于這種擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，活塞15在缸筒8中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣，吸入腔1、2中的制冷空氣被吸入缸筒8中并被壓縮。然后，致冷空氣被排入排出腔3、4中。
然而，缸體10、12通常由鋁合金例如ADC12(JIS H5302，1990)制成。很顯然在惡劣運(yùn)行條件下活塞15與缸筒8之間的可滑動(dòng)性不能令人滿意。
本發(fā)明所要解決的問題就是保證在惡劣運(yùn)行條件下活塞和缸筒之間的可滑動(dòng)性。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種具有良好的可滑動(dòng)性和抗磨性的往復(fù)型壓縮機(jī)及其制造方法。
本發(fā)明概述如下。
(1)一種具有良好的可滑動(dòng)性和抗磨性的往復(fù)型壓縮機(jī)，包括一缸體，其中設(shè)有多個(gè)缸筒和一個(gè)活塞，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述活塞在所述缸筒中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中所述缸體由鋁合金構(gòu)成，這種鋁合金按重量百分比的化學(xué)成分為1.5至5.0%的Cu，13于16%的Si，小于或等于0.5%的Mg，小于或等于1.0%的Zn，小于或等于1.0%的Fe，其余的為Al，所述缸臂的內(nèi)表面上具有初生Si晶體的暴露部分和所述初生Si晶體的鱗狀剝落凹部。
(2)這種壓縮機(jī)具有根據(jù)第(1)項(xiàng)的良好的可滑動(dòng)性和抗磨性，其中所述缸筒內(nèi)表面上的所述初生Si晶體的所述暴露部分面積比率為10至60%。
(3)這種壓縮機(jī)具有根據(jù)第(1)項(xiàng)的良好的可滑動(dòng)性和抗磨性，其中，所述缸筒內(nèi)表面上的所述初生Si晶體的鱗狀剝落凹處為凹形并用作貯油點(diǎn)。
(4)一種用于生產(chǎn)具有良好的可滑動(dòng)性和抗磨性的往復(fù)型壓縮機(jī)的方法，該壓縮機(jī)包括一缸體，其中具有多個(gè)缸筒和一個(gè)活塞，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述活塞在所述缸筒中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該方法包括如下步驟用壓鑄的方法生產(chǎn)所述由鋁合金制成的缸體，鋁合金按重量百分比的化學(xué)成分為1.5至5.0%的Cu，13至16%的Si，等于或小于0.5%的Mg，等于或小于1.0%的Zn，等于或小于1.0%的Fe，其余為Al，當(dāng)鑄件充分冷卻后在所述缸筒的內(nèi)表面上沉淀有初生Si晶體，對所述缸筒的所述內(nèi)表面拋光時(shí)產(chǎn)生許多初生Si晶體的鱗狀剝落的凹處。
圖1為常規(guī)的斜盤型壓縮機(jī)的縱截面視圖;
圖2為200倍的顯微照片，顯示出實(shí)施例中壓縮機(jī)的缸筒的內(nèi)表面的金相組織;
圖3為400倍的顯微照片，顯示出實(shí)施例中壓縮機(jī)的缸筒的內(nèi)表面的金相組織;
圖4為200倍的顯微照片，顯示出比較實(shí)例中的壓縮機(jī)的缸筒的內(nèi)表面的金相組織;
圖5為顯示在試驗(yàn)1中活塞或缸筒的含Cu量與磨損量之間的關(guān)系的曲線圖;
圖6為顯示在試驗(yàn)2中初生Si晶體的暴露部分面積比率與缸筒的磨損量之間的關(guān)系的曲線圖。
本發(fā)明可提高往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞和缸筒內(nèi)表面之間的可滑動(dòng)性和抗磨損性。即，在本發(fā)明的往復(fù)式壓縮機(jī)中，缸體是由如上所述的鋁合金制成的，并且在拋光前在缸筒的內(nèi)表面上沉積有大量的初生Si晶體。缸筒內(nèi)表面上的大量的鱗狀剝離的凹處用作貯油點(diǎn)。
下面首先對根據(jù)本發(fā)明的鋁基合金的化學(xué)成分進(jìn)行描述。
當(dāng)Cu的重量百分比小于1.5%時(shí)，除初生Si晶體之外的基體太軟，難以保證強(qiáng)度。與此相反，當(dāng)Cu的重量百分比大于5.0%時(shí)，基體變得太硬，不能提供本發(fā)明的作用。
當(dāng)Si的重量百分比小于13%時(shí)，類似于ADC12，初生Si的含量小。因而，很難保證強(qiáng)度并不能提供本發(fā)明的作用。與此相反，當(dāng)Si的重量百分比大于16%時(shí)，可鑄性降低。
而且，可能存在Mg，Zn和Fe雜質(zhì)。本發(fā)明的第二個(gè)技術(shù)特征是限制缸筒的內(nèi)表面上的初生Si晶體的暴露部分面積比率。
暴露部分面積比率由下面的公式定義(初生Si晶體的暴露部分面積比率%)＝(表面上存在的初生Si晶體面積)×100÷(其上存在有初生Si晶體的作為結(jié)構(gòu)的表面的面積)即使當(dāng)進(jìn)行金剛砂拋光以形成初生Si晶體的鱗狀剝離凹處時(shí)，也很難使初生Si晶體的暴露部分面積比率小于10%。當(dāng)初生Si晶體的暴露部分面積比率小于10%時(shí)，殘留的初生Si晶體不能提供充分的抗磨損性。與此相反，當(dāng)初生Si晶體的暴露部分的面積比率大于60%時(shí)，鱗狀凹處的量較小，從而不能提供本發(fā)明的作用。
當(dāng)Cu的重量百分比為1.5-5.0%時(shí)，可形成一相對較軟的基體。因此，各自獨(dú)立地從承壓部分伸出的初生Si晶體趨于被與承壓部分接觸的止推軸承的外環(huán)推入基底材料中。因而，可很容易地使初生Si晶體的高度均勻。其結(jié)果，在本壓縮機(jī)中，由止推軸承外環(huán)作用的過盈和推力載荷適當(dāng)?shù)赜纱罅康某跎鶶i晶體所承受，并且在惡劣的操作條件下，可由大量的初生Si晶體承受連帶轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和偏心擺動(dòng)。因而，可提高承壓部分的抗磨損性。
實(shí)例下面說明本發(fā)明應(yīng)用的斜盤型壓縮機(jī)(以下稱壓縮機(jī))的一個(gè)實(shí)施例。
本發(fā)明的壓縮機(jī)與圖1中所示的常規(guī)壓縮機(jī)除了構(gòu)成缸體的材料外是相同的。因而，使用相同的序號，并參照圖1說明壓縮機(jī)。
這種壓縮機(jī)的缸體10、12由鋁合金制成，這種鋁合金包括按重量百分比為2.5%的Cu，15.0%的Si，0.2%的Mg，0.5%的Zn，0.9%的Fe，其余均為Al。這種鋁合金在表1所示條件進(jìn)行壓鑄，從而形成一個(gè)整體的缸體。
表1條件項(xiàng)目 條件值鑄型夾力(噸) 630澆注溫度(℃) 660
鑄型溫度(℃) 130表壓(kg/cm2) 300壓實(shí)比(米/秒) 2.5至3.0冷卻時(shí)間(秒) 8.5噴丸周期(秒) 50由于本發(fā)明的鋁合金含Si量不太高，從表1所示的澆注和鑄型溫度可以理解可較容易地鑄造操作。
由壓鑄形成的本發(fā)明的鋁合金的通常的性能如表2所示。
表2性能 值凝固溫度范圍(℃) 538至610熱膨脹系數(shù)(/℃) 18.8×10-6拉伸強(qiáng)度(kg/mm2) 26.3延伸率(%) 1.0沖量值(kg·m/cm3) 0.4至0.7威氏硬度 85至116比重(g/cm2) 2.7根據(jù)表2所示的拉伸強(qiáng)度、延伸率、沖量值和威氏硬度，可理解本發(fā)明鋁合金的除初生Si晶體之外的基體相對較軟。原因是本發(fā)明的鋁合金的Cu含量相對較低。
在由這種鋁合金制成的缸體10、12中，拋光前在缸筒8的內(nèi)表面上沉淀有大量初生Si晶體。對缸筒8內(nèi)表面進(jìn)行金剛石拋光，從而使初生Si晶體的暴露部分面積比率為15%。然后，將缸筒8裝到壓縮機(jī)上。
評述作為一個(gè)對比的實(shí)例，提供了一種壓縮機(jī)，其中缸體10、12由鋁合金ADC12制成，缸筒8中插入一燒結(jié)的襯套，其余的部件與本發(fā)明的實(shí)施例的壓縮機(jī)相同。然后用本實(shí)施例和對比實(shí)施例的壓縮機(jī)進(jìn)行實(shí)際的連續(xù)運(yùn)行測試，其中轉(zhuǎn)速增加至一在活塞15和缸筒8之間引起膠著的值。在各壓縮機(jī)中，活塞15以這樣的方式構(gòu)成，即由鋁合金制成的主體涂有聚四氟乙烯(PTFE)。
從測試結(jié)果得知，本發(fā)明實(shí)施例的壓縮機(jī)的膠著頻率為20%，高于對比實(shí)例的壓縮機(jī)的膠著頻率，在本實(shí)施例的壓縮機(jī)中，保留有一定量的初生Si晶體，從而具有充分的抗磨損性。
本實(shí)施例壓縮機(jī)的缸筒8的內(nèi)表面的金相組織如圖2和3所示。對比實(shí)施例的壓縮機(jī)的缸筒8內(nèi)表面的金相組織如圖4所示。圖2為放大200倍的顯微照片。圖3為放大400倍的顯微照片。圖4為放大200倍的顯微照片。
從圖2和3可以看出在本實(shí)施例的壓縮機(jī)的缸筒8內(nèi)表面上形成有大量的細(xì)小的初生Si晶體鱗狀剝落的凹處，其中通過金剛石拋光而使初生Si晶體鱗狀剝落和掉下而形成細(xì)小的鱗狀剝落的凹處。
因而，從試驗(yàn)結(jié)果可得出如下結(jié)論。在本發(fā)明實(shí)施例的壓縮機(jī)中，鱗狀剝落的凹處起貯油點(diǎn)的作用。因此，即使在惡劣的操作條件下，也可在活塞15和缸筒8之間提供很好的可滑動(dòng)性。
在本發(fā)明實(shí)施例的壓縮機(jī)中，承壓部分10a，12a的磨損量僅為20μm。另一方面，在對比實(shí)施例的壓縮機(jī)中，承壓部分10a、12a的磨損量為150至180μm。原因如下在本發(fā)明實(shí)施例的壓縮機(jī)中，在缸體10、12中，除初生Si晶體外形成一相對較軟的基底。因此，各自獨(dú)立地從承壓部分10a、12a伸出的初生Si晶體趨于由與承壓部分10a、12a相接觸的止推軸承20的外環(huán)20b推入基底材料中。因而，易于使初生Si晶體的高度均勻一致。其結(jié)果，在這種壓縮機(jī)中，由止推軸承20的外環(huán)20b產(chǎn)生的過盈和推力載荷可由大量的初生Si晶體適當(dāng)?shù)刂С?，并且在惡劣的操作條件下可由大量的初生Si晶體適當(dāng)?shù)刂С羞B帶轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和偏心波動(dòng)。
在本發(fā)明實(shí)施例的壓縮機(jī)中，與對比實(shí)例的壓縮機(jī)不同，不需在缸筒8中插入襯套，這樣有利于減輕壓縮機(jī)的重量，并可減少零部件數(shù)量。
在本發(fā)明實(shí)施例的壓縮機(jī)中，缸體10、12的熱膨脹系數(shù)與活塞的相似。因此，缸體和活塞之間的側(cè)間隙在實(shí)際操作中較穩(wěn)定。
另外，在本發(fā)明實(shí)施例的壓縮機(jī)中，缸體10、12的鑄造應(yīng)變量如此之小，以致在殘余應(yīng)力釋放后尺寸變化很小。
試驗(yàn)1在Cu含量為1至5.5%而其它條件與實(shí)施例的相同的條件下制造缸體10、12。缸筒8內(nèi)表面經(jīng)金剛石拋光，從而初生Si晶體的暴露部分面積比率為60%。然后將缸體10、12裝配到壓縮機(jī)上。
各壓縮機(jī)經(jīng)受實(shí)際的抗磨度測試，并對活塞15或缸筒8的磨損量進(jìn)行測量。測試結(jié)果如圖5所示。
從圖5中可得出如下結(jié)論。當(dāng)含Cu量小于1.5%時(shí)，缸筒8趨于磨損，因?yàn)楦淄?的強(qiáng)度較低。與此相反，當(dāng)含Cu量大于5.0%時(shí)，缸筒8變硬，因而活塞15易于磨損。
試驗(yàn)2在含Cu量為1.5%-5.0%且其它條件與實(shí)施例的相同時(shí)制造缸體10、12。缸筒8內(nèi)表面經(jīng)過金剛石拋光，從而初生Si晶體的暴露部分面積比率可為小于10%至70%。然后將缸體10、12裝配到壓縮機(jī)上。
各壓縮機(jī)經(jīng)受實(shí)際抗磨度測試，并對活塞15或缸筒8的磨損量進(jìn)行測量。測試結(jié)果如圖6所示。
從圖6中得出如下結(jié)論，當(dāng)含Cu量為1.5%或5%時(shí)，在初生Si晶體的暴露部分面積比率小于10%的情況下，很難由殘余初生Si晶體提供抗磨損性。因而，缸筒8趨于被磨損。與此相反，當(dāng)初生Si晶體的暴露部分面積比率超過60%時(shí)，鱗狀剝落凹處的數(shù)量減少，從而缸筒趨于磨損。
根據(jù)試驗(yàn)1和2可得出如下結(jié)論。當(dāng)采用權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)時(shí)，即使考慮到批量生產(chǎn)過程的偏差，也可獲得本發(fā)明的效果。
如上詳細(xì)所述，在本發(fā)明的往復(fù)型壓縮機(jī)中，采用了如權(quán)利要求書所述的結(jié)構(gòu)。這樣，好使在惡劣條件下運(yùn)行，也可在活塞和缸筒之間提供良好的可滑動(dòng)性。
因而，本發(fā)明的壓縮機(jī)具有良好的抗磨性。
權(quán)利要求
1.一種具有良好的可滑動(dòng)性和抗磨性的往復(fù)型壓縮機(jī)，包括一缸體，其中設(shè)有多個(gè)缸筒和一個(gè)活塞，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述活塞在所述缸筒中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中所述缸體由鋁合金構(gòu)成，這種鋁合金按重量百分比的化學(xué)成分為1.5至5.0%的Cu，13至16%的Si，小于或等于0.5%的Mg，小于或等于1.0%的Zn，小于或等于1.0%的Fe，其余的為Al，所述缸筒的內(nèi)表面上具有初生Si晶體的暴露部分和所述初生Si晶體的鱗狀剝落凹部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的壓縮機(jī)，其特征在于所述缸筒內(nèi)表面上的所述初生Si晶體的所述暴露部分面積比率為10至60%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的壓縮機(jī)，其特征在于，所述缸筒內(nèi)表面上的所述初生Si晶體的鱗狀剝落凹處為凹形并用作貯油點(diǎn)。
4.一種用于生產(chǎn)具有良好的可滑動(dòng)性和抗磨性的往復(fù)型壓縮機(jī)的方法，該壓縮機(jī)包括一缸體，其中具有多個(gè)缸筒和一個(gè)活塞，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述活塞在所述缸筒中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該方法包括如下步驟用壓鑄的方法生產(chǎn)所述由鋁合金制成的缸體，鋁合金按重量百分比的化學(xué)成分為1.5至5.0%的Cu，13至16%的Si，等于或小于0.5%的Mg，等于或小于1.0%的Zn，等于或小于1.0%的Fe，其余為Al，當(dāng)鑄件充分冷卻后在所述缸筒的內(nèi)表面上沉淀有初生Si晶體，對所述缸筒的所述內(nèi)表面拋光時(shí)產(chǎn)生許多初生Si晶體的鱗狀剝落的凹處。
全文摘要
缸體由鋁合金制成，鋁合金按重量百分比的成分為1.5至5.0％的Cu，13至16％的Si，等于或小于0.5％的Mg，等于或小于1.0％Zn，等于或小于1.0％的Fe，其余的為Al，并在缸筒內(nèi)表面上存在初生Si晶體的鱗狀剝落的凹處。大量的細(xì)小的鱗狀剝落凹處用作貯油點(diǎn)。
文檔編號C22C21/02GK1101702SQ9410673
公開日1995年4月19日 申請日期1994年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月21日
發(fā)明者池田勇人, 永田廣美, 兼重雄二, 西本昌顯 申請人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)制作所