冰箱压缩机制造技术

(活塞头部气体负载,△p=活塞压差) (连杆最小运动惯量,A-A剖面) (λ为细长度比) （ 连杆截面最小旋转半径) A为连杆的最小横截面积 Lo=连杆的自由弯曲长度(在我们的情况下为Lo=L）
4）λp=π(E/σs)0.5 • • • (λρ临界细长度比) E=连杆材料的弹性模量. σs=材料的屈服强度.
≤ 1. 5
•
•
•
• •
素， % Zn C r
≤0. 35 ≤ 0. 2 5
Ti
≤0. 5
其 它
≤0. 25
Al
其 余
7～ ≤0. 8.6 8
1 0.2 ≤0. ～ 5～ 25 2 0.6
• •
1.2.2机械性能 连杆用冷铸铝合金的机械性能见表2。 表2 抗拉强度 MPa ≥230 硬度 HB 230110～130 延伸率 ＞1%
•
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3、试验方法和验收规则 3.1、试验方法 一般规定 » 连杆用冷铸铝合金材料的验收项目：化学成分、抗拉 强度、硬度。 » 按同一配料单连续熔化一个工作班所浇注的铸件为一 炉批。 » 化学成分的试验方法 » 连杆用冷铸铝合金化学成分试验方法按GB 1198的规 定执行。 » 在一炉批中，在全部铸件浇注的持续时间之半时浇注 化学成分试样。亦允许在全部铸件浇注之后浇注化学 成分试样。 » 机械性能的试验方法 » 单铸抗拉试样要符合3.2.3条规定。 » 在一炉批中，在全部铸件浇注的持续时间之半时浇注 机械性能试样。亦允许在全部铸件浇注之后浇注机械 性能试样。 » 单铸试样之热处理必须与同炉浇注的铸件采用同一热 处理工艺同炉进行。 » 单铸试样带铸皮进行检验。 » 当肉眼发现单铸试样存在铸造缺陷时或由于试验本身 故障造成检验结果不合格的，可以不计入检验次数中， 更换试样重新送检。 » 抗拉强度试验方法按GB 228的规定执行。 » 硬度的试验方法按GB/T 231的规定执行。硬度在连杆 毛坯上进行测试，其测试部位见下图：
Dp P
P
σc/σs 1.0
A-A b
0.8
Lo
0.6 0.4 0.2
h
A
A
L
0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 λ/λp
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1）P=△p×DP2×π/4 2）I=b×h3/12 3）λ=Lo/ρ ρ =(I/A)0.5
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对于行程较大的压缩机，如采用偏心轴结构，由于偏心轴直径 和连杆大头尺寸较大，使压缩机尺寸增大，所以对于活塞行程 大的压缩机采用哈夫式连杆。哈夫式连杆加工较复杂、精度不 容易保证，大孔形成两个半圆瓦。靠螺栓和及二个止口定位将 两者连接成一体，装配精度也较难保证。一般用铝合金，压铸 用SEA308和冷铸用SEA327，对于高背压的还有用巴氏合金压 铸在二个半圆瓦内，增加抗磨性。 3、叉形连杆
冰箱压缩机制造技术
今天我们主要是讨论泵体的主要运动零件的结构型式、 材料要求、加工手段、技术要求及一般配合要求。
第一章
主要零部件
机架
连杆
活塞销
阀板
缸盖组件
活塞 壳体
0.3±0.2
电机
曲轴
一、连杆
• • – 、连杆的种类 在曲柄机构中是“具有标志性意义”的部件，连杆主要有 以下3种型式： 1、整体式连杆
C
Si
Mn
P
S
3.10～3.40
1.9~2.4
0.60～0.90
<0.08
<0.12
其他如Cr、Mo、Ni、Cu、Pb、V等的合金元素可 按常规铸件的品质规范计算得到。 3.4、机械性能 曲轴用铸铁的机械性能见表2 表2
抗拉强度（N/mm2） ≥245
硬度 HB 180-230 (短轴最大允许 HB240)
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连杆小孔截面（与活塞销相连）：与大孔设计一样，但要 求按交替运动确定其不同的特定负荷，并受到活塞销和活塞 尺寸限制。对于铝合金连杆，典型值为90—150Kg/cm2 （R12、R134a）。精加工表面质量和几何误差要求比大孔 部更高。 连杆润滑：与各压缩机制造厂家用所遵循的设计准则有关； 对于铝连杆来说，在轴上加工一个孔连接大孔部和小孔部的 配合副。这也允许油通过活塞销润滑活塞-气缸配合副。 （六）、典型铝连杆的材料标准 材料 – 材料牌号 连杆用冷铸铝合金的材料牌号为SAE327。 • 技术要求 – 化学成分 连杆用冷铸铝合金的化学成分见表1 表1 主 Si Fe C Mg u 要 Mn 元 N i
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该连杆加工方便、装配比较简单，由于曲拐部件直径大， 有充分的让位空间。 材料：粉末冶金，可以纯铁但最好加入1.6~1.8%铜，增加 强度。小规格的铝合金SAE308压铸即可。大规格的 1/4HP以上最好用冷铸方式SAE327，减小气孔。灰口铸 铁已较少用，江苏某压缩机厂引进意大利英特锡脱公司既 采用过。粉末冶金连杆国外已大量采用免加工。现在国内 典型工艺：粗精镗大小孔（建议用硬质合金刀具），清洗、 珩磨大小孔、退磁、清洗、入库。 2、哈夫连杆
3、双偏心轴 这种结构与2相似，只是为了适应两缸压缩机面设置的两个 偏心轴。 4、曲拐轴
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这种轴由主轴颈、曲柄和副轴颈结成，每个曲轴可以有一个 或几个一定错角排到的曲拐。一般用在曲柄回转半径比较大 的情况中，与“哈夫”连杆配合。 （二）、 对曲轴的要求 1、具有足够的强度和刚度。 2、耐磨性好。 3、良好的加工精度和表面粗糙度。 4、具有润滑良好的油孔和油槽等。 （三）、材料 1、轴，一般200W冷量以下的采用灰口铸铁或球墨铸铁。 其灰口铸铁的要求大致如下：美国SEA标准G3000，中国国 标HT-250。 2、材料：其中典型的灰口铸铁要求： • 化学成分 – 曲轴用铸铁的化学成分见表1 表1
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叉形连杆又叫铰接连杆，一般多用粉末冶金制成形，制造简单、 成本低， 是国外现在比较看好的一种形式，意大利aspera BP、 EM压缩机就是采用这种结构形式。现已达到用粉末冶金直接做 到成品免加工，同时这种结构形式对于活塞孔与轴承孔的垂直 度要求都降低了，是今后小型全封闭制冷压缩机的一个发展方 向。
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5)
λ/λp之比是由图2中的曲线上的相交给出许可的比. 这里σc=压缩机欧拉力的复合应力。 6) σ = P / A (仅由压缩造成的σ ) 7） m=σc /σ (m=安全因子) 为满足安全条件“m”必须大于1，否则我们必须改变设计， 因为这里临界情况。 例：（整体连杆）： 1） △P = 30Kg/cm2 DP = 25.4mm P = 0.3×25.42×π/4=152Kg 2) b = 10 h=8 I = 103×8/12=666.7mm4 L 0= 40.487mm, ρ= (666.7/80)0.5 = 2.887mm λ = 40.487/2.887 = 14.02 (λ细长比) 4) E=7500Kg/mm2 σs = 17Kg/mm2 λp = π(7500/17)0.5 =65.99 (临界细长度) 5) λ/λp= 17.67 / 65.99 = 0.27 从图得σs /σc = 0.94 6) σc= 0.94×17 = 15.98Kg/mm2 σ = 246.4/80 = 3.08Kg/mm2 7) m = 15.98/3.08 = 5.19 (这样连杆便可确定)。 连杆大孔截面（与曲轴曲拐相连）：按照在一定载荷下，确保 其低磨损的准则设计。这个准则对任何整体型或“哈夫” 型连 杆都适用，在这两种情况下，典型的特定载荷都在25— 50Kg/cm2当这些值超过30Kg/cm2时，很有必要在连杆大孔部受 力侧增加一个抗磨内衬。 连杆头部的表面质量要求很高，以保证在低粘度油、长寿命及 低噪声运行的情况下，良好的动力润滑。
硬度测试部位
连杆体毛坯
连杆盖毛坯
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3.2、验收规则 – 抽检样本数量按照GB 2828中一次抽样方案中一般检查 水平Ⅱ抽检(主要抽检外形及尺寸)。各检验项目的AQL值 在技术协议中规定。 – 化学成分试样允许送检两次，只要其中一个试样符合 3.2.1条规定时，则合金化学成分合格。如果两个化学试 样分析结果都不符合，则该批铝合金化学成分不合格。 – 每炉合金，其铸态机械性能试样首次送检一根，测定其 机械性能。如符合表2规定，则该炉合金铸态机械性能合 格。如不符合表2规定，允许再取两根试样重新送检，如 两根试样都合格，则该炉合金铸态机械性能合格。否则 该炉合金铸态机械性能不合格。
二、曲轴
（一）、大致有四种形式
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1、曲柄轴
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只有一个主轴颈，形成悬臂支撑，过去主要在滑管式及小排量 的制冷压缩机中应用，现在200W冷量的也在采用该结构。 2、偏心轴结构
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这种轴一般偏偏心距较小，一般用于冷量小于200W的制冷压缩 机中，采用整体连杆，由于有二个轴颈支承，曲轴受力情况较 小。
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（四）、检验 成分可用化学分析法，圆度用圆度仪，大小孔平行度是最难 测量的，引进技术的厂家用得最广泛的用芯轴间接测量法来测 量其大小孔的平行度，见图片：
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（五）、典型设计： 长度即大小孔中心距L与最大回转半径r之比4~6倍之间，主要是 考虑到体积及侧向压力。 粉末冶金由于其特殊性，活塞和气缸孔一般采用飞溅润滑。 连杆工作时，负荷作用在其两个中心的连线上，因而必须遵循 欧拉（Enlero）理论。检验其压杆的稳定性。
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1.2.3连杆用冷铸铝合金用单铸试样（以下简称试样）检验其 机械性能，试样直径为12±0.25mm，抗拉强度试验的试样 标距为直径的五倍，试样及其浇冒系统按GB 11736中图1所 示执行。 2、毛坯技术要求 2.1、连杆体、连杆盖毛坯的外形及尺寸应符合产品图样 的要求。 2.2、毛坯表面质量 – 除另有规定外，毛坯均以不加工状态交货，应 清理干净，不得有锈痕，修整飞边，去除内腔 残余物等，但不超过公差范围或不影响加工定 位及装配的飞边允许存在。 – 毛坯应无裂痕、无压痕、欠铸、疏松、气泡和 任何穿透性缺陷的铸件的浇口、飞边、溢流口、 隔皮，表面无铸造的冷隔痕迹。 – 分型面错位不大于0.25mm。 2.3、加工表面的质量 经切削加工后，在连杆与曲轴、连杆与活塞销配合的内表面 不允许有气孔、缩孔和夹渣等铸造缺陷。
3.4、抗拉强度试棒尺寸：试样直接取自铸件长轴部分，然后制成A 型φ12试样，试样尺寸见下图。
其余
12.5
φ
6.3 55
M18
R15
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3.5、金相组织 – 铸件的金相组织为： 石墨形态： 主要为A型，最低含量90%； 石墨分布： 均匀、无定向； 石墨长度： 4-8级； 珠光体： >95%； 铁素体： <5%； 磷共晶体: <4%； – 石墨类型和大小是按照ASTM A 247确定。在靠 近偏心处的模切面测量。 4、毛坯的技术要求 » 曲轴毛坯的外形及尺寸应符合产品图样的 要求。 » 毛坯表面质量 » 毛坯表面不允许有粘砂、夹渣、裂纹、气 孔、砂眼、冷隔、缩孔等缺陷，氧化皮等 应清除干净。 » 不允许有影响机加工或使用性能的缺陷。 » 加工表面质量 – 经切削加工后，在与连杆、外支承、气缸座配 合的加工表面上不允许有裂纹、缩孔、气孔、 砂眼、冷隔、夹渣等缺陷。 » 为确保机加工阶段的顺利进行，供方应采 用最佳的铸造技术使铸件无硬作点，硬度 均匀一致。如需热处理，可作正火处理(处 理后不应有明显的组织变化)。
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（二）、加工方法 对于整体铝连杆，其大小孔平行度一般要求.0.08/127，内孔 粗糙度Ra0.4、大小孔圆度为0.0015、圆柱度为0.0025，其加工 一般采用金刚石镗刀。小孔线速度>3米/秒为宜，对于中心有油 孔的可在小孔处打工艺通孔，然后再钻通杆身至大孔，工艺孔 可堵住也可不堵住，油孔处用园头倒角刀倒角，特别要注意用 尼龙刷刷光大小孔毛刺，最后清洗，在料筐中垂直放置，防止 变形。 （三）、 清洁度要求 工质 含尘量(mg) R12 3 R600a 3 R134a 1
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5、试验方法和验收规则 » 试验方法 » 一般规定 » 曲轴材料的验收项目：抗拉强度、硬度、金相组 织。 » 按同一配料单连续熔化一个工作班所浇注的铸件 为一炉批。 » 化学成分检验通常情况下不作为铸件的验收依据， 只作参考。但在铸造车间必须进行生产前控制性 检验和浇注后检验，成分要求应符合3.3.1条的要 求。 » 抗拉强度的试验方法 抗拉强度试验按ASTM A 48检测方法进行。试棒应符合 3.4.1的要求。 » 硬度的试验方法 硬度检查按ASTM E 10检测方法进行。用5mm球型压 头750kgf载荷15s测得。按图纸测量区域在长轴段磨去 1～1.5mm测量。 » 金相组织的试验方法 金相组织按ASTM A 247的方法进行检查。 » 验收规则 » 抽检样本数量按照GB 2828中一次抽样方案中一 般检查水平Ⅱ抽检(主要抽检外形及尺寸)。各检验 项目的AQL值在技术协议中规定。 » 铸件应具有良好的加工性能，每批铸件抽样100件 作加工试验。若在加工过程有5%不合格品，则此 批铸件为不合格品。 » 材料的机械性能、金相组织应符合要求。 » 曲轴毛坯应符合要求。