[發明專利]粉末金屬渦旋件

有效

• 申請號: 200810099173.8
• 申請日: 2002-08-28
• 公開（公告）號: CN101275567A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 馬克·J·斯坎卡勒羅
• 申請（專利權）人: 愛默生氣候技術公司
• 主分類號: F04C29/00
• 分類號: F04C29/00;F04C2/02;F04C18/02;B22F5/00;B22F3/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 范莉

本申請是中國專利申請No.02141404.1(發明名稱：粉末金屬渦旋件；申請日：2002年8月28日)的分案申請。

技術領域

本發明通常涉及壓縮機，尤其是涉及一種形成壓縮機的部件的方法。

背景技術

目前制造渦旋件的方法是熔融金屬法(“鑄造”)。通常，液體灰鑄鐵特別形成合金、進行孕育(inoculate)并倒入腔體內，然后再固化后形成渦旋件。目前的鑄造方法生成渦旋件的毛坯鑄件，其線性尺寸精度為大約+/-0.020英寸每英寸。而且，因為由鑄造所引起的固有的冶金表面不規則或變形，除了導致形成大約0.060+/-0.020英寸的總余量和變量的該公差外還必須加上額外的需要機械加工去除的機械加工余量(大約0.060英寸)。因為砂子(或陶瓷)與金屬的界面在固化和冷卻時發生復雜的熱力學、動力學和冶金/化學方面的相互作用，因此產生趨膚效應(skin?effect)。

用于鑄造方法中的模具包括砂子、粘接劑和/或陶瓷涂層，熔融金屬將流入該模具中，且該模具的結構并不完全為剛性。當液態鐵與模具壁面接觸時，將向該模具施加壓力，這使得模具壁面膨脹。灰鑄鐵尤其易于固化膨脹，因為碳或石墨含量高。該現象是所述尺寸變化和公差增大的主要原因。

為了能合適地工作，渦旋件必須沒有泄漏、磨損或破裂，因此必須保證非常精確的最終尺寸。為此，需要對毛坯鑄件進行大量、復雜和昂貴的機械加工，以便通過目前鑄件加工方法將它們轉變成可用的渦旋件。因此，由于目前的鑄造方法的前述能力，過多的機械加工余量是大批量生產的主要障礙，因為需要進行機械加工以切去一定量的材料。最難進行機械加工的渦旋件區域是漸開線渦旋結構自身。銑該部分將引起最大的工具磨損，并花費最長的加工時間。因此，“漸開線渦旋結構”的尺寸精度是最重要的。

發明內容

本文所述的兩種基本類型的粉末金屬制造方法能夠以“趨膚效應”層更少和尺寸公差更好的方式制造渦旋件，同時還能滿足渦旋件工作所需的嚴格應力和壓力要求。它們是金屬注入模制和普通擠壓和粉末燒結冶金技術。這兩種方法都有在粉末冶金實踐中使用的相關實施例，并可用于制造接近凈形狀的渦旋件或制造凈形狀的渦旋件。該渦旋件既可以整體形成，也可以以部件方式形成，然后連接在一起，以形成整個渦旋件。

通常，本發明涉及在形成渦旋件壓縮機的渦旋件的過程中使用粉末金屬。可以考慮整個渦旋件都利用粉末金屬技術形成。還可以考慮，渦旋件壓縮機部件的一部分利用粉末冶金技術制造。這些部分例如渦旋件的漸開線部分，該部分需要極高的尺寸公差，然后再將它們固定在渦旋件的、通過例如鑄造、鍛造等方法形成的其它部分上，或者甚至固定在其它粉末金屬部分上。

通過下面的詳細說明，能夠更好地理解本發明的應用領域。應當知道，表示本發明優選實施例的詳細說明和特定實例都是為了解釋目的，不是對本發明范圍的限定。

附圖說明

通過詳細說明和附圖，能夠更好地理解本發明，附圖中：

圖1-2是本發明的渦旋件；

圖3a-3b是本發明第二實施例的渦旋件的分解透視圖；

圖4a-4b是本發明第三實施例的渦旋件的分解透視圖；

圖5a-5b是本發明第四實施例的渦旋件的分解透視圖；

圖6是本發明第五實施例的分解圖；

圖7-7e是渦旋件漸開線與基座之間的交界面的可選截面；以及

圖8-10是本發明的渦旋件的冶金結構的顯微照片。

具體實施方式

下面將參考附圖，附圖中是為了舉例表示本發明的優選實施例，而不是為了進行限定。圖1-2表示了根據本發明制造的渦旋件的透視圖。

漸開線渦旋結構10與基板12連接，該基板12由基座14和輪轂16形成。所示漸開線渦旋結構10是粉末金屬的，而基板12是(最小Grade?30)灰鑄鐵的。優選是，由于經濟原因，該基板12由普通的砂鑄方法制成，例如垂直分模法(DISA等)。

優選是，基板12的基體為最少90％的珠光體，片狀石墨的長度最大大約為0.64mm。可以利用孕育來保證使石墨分布均勻和大小足夠均勻。可以考慮將稀土元素作為孕育劑添加到粉末金屬混合物中。盡管在輸入的部件中，漸開線渦旋結構10的凈形狀和尺寸的精度水平是最重要的，該基板12也可以進行大量的后機械加工處理。除了多孔性，該漸開線渦旋結構10的基體優選為具有最少90％的珠光體。漸開線渦旋結構10中石墨的存在并不必要，但是需要時可以提高耐磨損性。