[发明专利]涡旋盘、涡旋盘的制备方法和涡旋压缩机

说明书

本发明涉及一种涡旋盘，涡旋盘采用钢质材料制成，涡旋盘靠近压缩腔的部分的表面设置钢基‑球状石墨复合层。本发明还涉及一种制备上述涡旋盘的方法，包括如下步骤：S1，在铸造涡旋盘的模具内部，将先驱体放置在需要形成钢基‑球状石墨复合层的部位对应的模具位置上；S2，向铸造涡旋盘的模具中灌注钢质材料的熔融液，冷却后固化成型得到涡旋盘铸坯，将涡旋盘铸坯进一步机械加工后得到涡旋盘。本发明还涉及一种涡旋压缩机，设置有上述涡旋盘。

技术领域

本发明涉及涡旋压缩机技术领域，具体涉及一种涡旋盘、该涡旋盘的制备和一种使用该涡旋盘的涡旋压缩机。

背景技术

涡旋压缩机是一种能效高、噪音小、运行稳定、结构相对简单的容积式压缩机，涡旋压缩机广泛应用于汽车空调和空压机领域。涡旋压缩机的工作原理为：电机驱动偏心曲轴旋转，在上支架和十字滑环的限位下，使动涡旋盘绕静涡旋盘做圆周平动，动涡旋盘与静涡旋盘啮合形成若干月牙形压缩腔，随着圆周平动进行，压缩腔的容积逐渐减小，气体压力逐渐升高，最终高压气体从静涡旋盘中心的轴向孔排出。压缩过程中，动涡旋盘与静涡旋盘之间存在持续的滑动摩擦，并且涡旋叶片中心部位长期处于高压状态，由此造成涡旋叶片的磨损、变形甚至破坏，这是涡旋压缩机失效的主要原因。

目前涡旋压缩机的涡旋盘（包括动涡旋盘和静涡旋盘）一般采用成本较低、具有润滑效果的铸铁制作，但由于铸铁的强度较低，涡旋盘的涡旋叶片必须具有一定的厚度，以保证其具有足够的结构强度，这严重限制了涡旋压缩机在涡旋盘小型化、轻量化方向上的设计改进。

美国专利公开号为US20180187678A1的发明专利公开了一种等温淬火灰铸铁涡旋盘及其制备方法，主要技术方案为通过控制化学成分和等温淬火处理，增强灰铸铁涡旋盘的力学性能，进而提高涡旋压缩机的容量、效率和耐用性。但该专利方法对灰铸铁性能的增强效果有限，仅可将抗拉强度提高到约56 ksi（约383 MPa），尚未达到球墨铸铁的强度水平，其引入的等温淬火热处理工序反而会使灰铸铁丧失成本优势。

中国专利公开号为CN109594007A的发明专利公开了一种可用于涡旋盘的蠕状石墨铸铁及其制备工艺，主要技术方案为通过设计材料的化学成分配比，实现对铸铁中石墨形态的控制，进而提高材料的强度。但该专利方法制备蠕墨铸铁的强度仅达到国标RuT450的水平，仍低于球墨铸铁。

中国专利公开号为CN105201824B的发明专利公开了一种采用球墨铸铁制作动涡旋盘、灰铸铁制作静涡旋盘的涡旋压缩机，主要技术方案为通过控制球墨铸铁和灰铸铁的硬度范围，减小动涡旋盘与静涡旋盘之间的磨损。但该专利方法使用的球墨铸铁和灰铸铁在材料方面并无创新之处，标准QT600和HT250即可大致满足该专利提出的材料选配要求。

针对现有技术中存在的技术问题，现有的技术方案的主要思路为使用更高强度的铸铁制作涡旋盘，实现途径包括调整铸铁的基体组织或改变铸铁中石墨的形态，但由于石墨的存在本身会降低铸铁的强度，该类方法对涡旋盘的设计改进效果有限。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种涡旋压缩机，涡旋压缩机的涡旋盘（包括动涡旋盘和静涡旋盘）使用该钢基复合材料制成，能使得涡旋盘具备表面自润滑效果的同时，达到涡旋盘减重和涡旋压缩机增效的技术效果。

本发明采用如下方案实现：一种涡旋盘，包括动涡旋盘和静涡旋盘，动涡旋盘包括第一基板和第一涡旋叶片，静涡旋盘包括第二基板和第二涡旋叶片。本发明提供的涡旋盘相比于现有技术中的涡旋盘的改进点在于，本发明提供的涡旋盘采用钢质材料制成，并且在涡旋盘靠近压缩腔的部分的表面设置钢基-球状石墨复合层。钢基-球状石墨复合层具有自润滑的效果。本发明中所记载的钢质材料包括有如下重量百分比的组分：0.9%~1.6%的碳，1.0%~1.5%的硅，0.3%~0.8%的锰，0%~0.05%的磷，0%~0.03%的硫，0%~2.0%的铬，余量为铁。