形成涡旋件的方法以及涡旋件技术

本发明专利技术涉及形成涡旋件的方法以及涡旋件。所述方法包括以下步骤：烧结-钎焊包括一渐开线涡旋结构和一轮毂的组件，所述渐开线涡旋结构限定一体的渐开线和基板部分并包括处于预烧结状态的粉末金属，其中在所述烧结-钎焊之后，通过烧结-钎焊接头使所述渐开线涡旋结构与所述轮毂连接。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
形成涡旋件的方法以及涡旋件本申请是申请号为200810099173.8、申请日为2002年8月28日、专利技术名称为“粉末金属涡旋件”的专利申请的分案申请。另外，200810099173.8专利申请又是申请号为02141404.1、申请日为2002年8月28日、专利技术名称为“粉末金属涡旋件”的专利申请的分案申请。
本专利技术通常涉及压缩机，尤其是涉及一种形成压缩机的部件的方法。
技术介绍
目前制造涡旋件的方法是熔融金属法（“铸造”）。通常，液体灰铸铁特别形成合金、进行孕育（inoculate）并倒入腔体内，然后再固化后形成涡旋件。目前的铸造方法生成涡旋件的毛坯铸件，其线性尺寸精度为大约+/-0.020英寸每英寸。而且，因为由铸造所引起的固有的冶金表面不规则或变形，除了导致形成大约0.060+/-0.020英寸的总余量和变量的该公差外还必须加上额外的需要机械加工去除的机械加工余量（大约0.060英寸）。因为砂子（或陶瓷）与金属的界面在固化和冷却时发生复杂的热力学、动力学和冶金/化学方面的相互作用，因此产生趋肤效应（skineffect）。用于铸造方法中的模具包括砂子、粘接剂和/或陶瓷涂层，熔融金属将流入该模具中，且该模具的结构并不完全为刚性。当液态铁与模具壁面接触时，将向该模具施加压力，这使得模具壁面膨胀。灰铸铁尤其易于固化膨胀，因为碳或石墨含量高。该现象是所述尺寸变化和公差增大的主要原因。为了能合适地工作，涡旋件必须没有泄漏、磨损或破裂，因此必须保证非常精确的最终尺寸。为此，需要对毛坯铸件进行大量、复杂和昂贵的机械加工，以便通过目前铸件加工方法将它们转变成可用的涡旋件。因此，由于目前的铸造方法的前述能力，过多的机械加工余量是大批量生产的主要障碍，因为需要进行机械加工以切去一定量的材料。最难进行机械加工的涡旋件区域是渐开线涡旋结构自身。铣该部分将引起最大的工具磨损，并花费最长的加工时间。因此，“渐开线涡旋结构”的尺寸精度是最重要的。
技术实现思路
本文所述的两种基本类型的粉末金属制造方法能够以“趋肤效应”层更少和尺寸公差更好的方式制造涡旋件，同时还能满足涡旋件工作所需的严格应力和压力要求。它们是金属注入模制和普通挤压和粉末烧结冶金技术。这两种方法都有在粉末冶金实践中使用的相关实施例，并可用于制造接近净形状的涡旋件或制造净形状的涡旋件。该涡旋件既可以整体形成，也可以以部件方式形成，然后连接在一起，以形成整个涡旋件。通常，本专利技术涉及在形成涡旋件压缩机的涡旋件的过程中使用粉末金属。可以考虑整个涡旋件都利用粉末金属技术形成。还可以考虑，涡旋件压缩机部件的一部分利用粉末冶金技术制造。这些部分例如涡旋件的渐开线部分，该部分需要极高的尺寸公差，然后再将它们固定在涡旋件的、通过例如铸造、锻造等方法形成的其它部分上，或者甚至固定在其它粉末金属部分上。通过下面的详细说明，能够更好地理解本专利技术的应用领域。应当知道，表示本专利技术优选实施例的详细说明和特定实例都是为了解释目的，不是对本专利技术范围的限定。附图说明通过详细说明和附图，能够更好地理解本专利技术，附图中：图1－2是本专利技术的涡旋件；图3a－3b是本专利技术第二实施例的涡旋件的分解透视图；图4a－4b是本专利技术第三实施例的涡旋件的分解透视图；图5a－5b是本专利技术第四实施例的涡旋件的分解透视图；图6是本专利技术第五实施例的分解图；图7－7e是涡旋件渐开线与基座之间的交界面的可选截面；以及图8－10是本专利技术的涡旋件的冶金结构的显微照片。具体实施方式下面将参考附图，附图中是为了举例表示本专利技术的优选实施例，而不是为了进行限定。图1－2表示了根据本专利技术制造的涡旋件的透视图。渐开线涡旋结构10与基板12连接，该基板12由基座14和轮毂16形成。所示渐开线涡旋结构10是粉末金属的，而基板12是（最小Grade30）灰铸铁的。优选是，由于经济原因，该基板12由普通的砂铸方法制成，例如垂直分模法（DISA等）。优选是，基板12的基体为最少90%的珠光体，片状石墨的长度最大大约为0.64mm。可以利用孕育来保证使石墨分布均匀和大小足够均匀。可以考虑将稀土元素作为孕育剂添加到粉末金属混合物中。尽管在输入的部件中，渐开线涡旋结构10的净形状和尺寸的精度水平是最重要的，该基板12也可以进行大量的后机械加工处理。除了多孔性，该渐开线涡旋结构10的基体优选为具有最少90%的珠光体。渐开线涡旋结构10中石墨的存在并不必要，但是需要时可以提高耐磨损性。将粉末金属的渐开线涡旋结构10连接到灰铸铁基板12上可以利用普通的电阻焊、电容放电焊接（电阻焊的一种变化形式）、钎焊来实现，或者可以采用烧结连接。电容放电焊接与普通电阻焊类似，只是将产生非常高的供热速率。电容的放电将允许在短时间内有较高电流，从而产生很高供热速率。该焊接方法的主要优点是可以在无有害作用（产生裂纹等）的情况下对该用途中所需的高碳材料进行焊接。还有，该方法能够在无有害作用的情况下对粉末金属部件进行焊接，该有害作用例如液体焊接金属从处理流体芯吸到粉末金属空隙中的不利作用。电容放电焊接还能够使不同金属连接，并能够适应渐开线涡旋结构10的磨损、疲劳和摩擦特性，且不会增加基板12的成本。图3a－3b表示了本专利技术第二实施例的分解透视图。所示的涡旋件8有通过粉末金属技术形成为一件的渐开线涡旋结构10和基座14。轮毂16利用前述的焊接技术在轮毂槽29内与粉末金属的渐开线涡旋件基座子组件18连接，该轮毂利用标准砂铸技术或其它成形方法单独形成，该其它成形方法包括粉末金属方法。优选是，可以利用钎焊材料来将粉末金属轮毂连接到粉末金属基板上。在烧结过程中，该生坯部件装配和焊接在一起。也可选择，可以利用在烧结过程中硬化的材料来固定实心轮毂。图4a－4b表示了本专利技术的第三实施例。图中所示的渐开线涡旋结构10和板（palette）20子组件22由粉末金属制成。该渐开线涡旋件板子组件22利用前述连接技术与基板12连接。应当知道，该渐开线涡旋件板子组件22的形状允许渐开线涡旋结构10的形状以及板20的交界面24都非常精确。更有利的是，这允许基座部件12可以利用普通的低成本方法进行便宜的铸造。图5a－5b表示了利用形成于基座12上的基板槽25来接受渐开线涡旋结构10。基板槽25有利于使渐开线涡旋结构10与基板12对齐和定位。基板槽25也能提高该渐开线涡旋结构10在基板12的交界面处的强度。可以采用焊接方法来使焊接界面处的硬化区域减至最小，这可以通过快速从焊接温度冷却而实现。靠近焊接位置的该硬化层可能会成为裂纹的起源点，因为在硬化区的局部延伸性较低。电容放电焊接的高速供热和除热将有助于使该区域的宽度减至最小。具有相对较高碳含量的材料尤其容易出现该现象，例如本文所述的材料。基板槽25可以承受弯曲力矩，并有助于使前述硬化区中的局部应变减至最小和减小在接头处出现疲劳失效的可能性。基板槽25的缺点是引起分流（涡旋件的处于槽壁处的侧部形成短路）。在渐开线涡旋结构10上或在基板12的基板槽25内形成有高阻力涂层21都可以使分流效应减至最小。在焊接过程中，渐开线涡旋结构10的整个长度需要连续进行焊接。这需要沿它的长度有均匀的压力和电流。这需要进行专门的固定和尺寸精度来保证。焊接过程中的变形必须通过固定来减至最小。电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成涡旋件的方法，包括以下步骤：烧结?钎焊包括一渐开线涡旋结构和一轮毂的组件，所述渐开线涡旋结构限定一体的渐开线和基板部分并包括处于预烧结状态的粉末金属，其中在所述烧结?钎焊之后，通过烧结?钎焊接头使所述渐开线涡旋结构与所述轮毂连接。

【技术特征摘要】
2002.01.24 US 10/056,1651.一种形成涡旋件(8)的方法，所述涡旋件(8)包括渐开线涡旋结构(10)、基座(14)和轮毂(16)，所述方法包括以下步骤：通过粉末金属技术形成一处于生坯状态的渐开线涡旋结构(10)和一处于生坯状态的基座(14)，所述处于生坯状态的渐开线涡旋结构和所述处于生坯状态的基座形成为一件并包括粉末金属，形成所述轮毂(16)，对所述轮毂(16)以及形成为一件的所述处于生坯状态的渐开线涡旋结构和所述处于生坯状态的基座进行烧结及钎焊，使得所述处于生坯状态的渐开线涡旋结构和所述处于生坯状态的基座被烧结并且通过烧结及钎焊接头而使所述基座与所述轮毂连接。2.根据权利要求1所述方法，其中在对所述渐开线涡旋结构、所述基座和所述轮毂进行所述烧结及钎焊之前，将钎焊材料布置在所述基座与所述轮毂之间。3.根据权利要求2所述方法，其中所述钎焊材料包括：30-50％重量的铜；10-20％重量的锰；3-25％重量的铁；0.5-4％重量的硅；0.5-2％重量的硼；其余为镍。4.根据权利要求2所述方法，还包括以下步骤：将具有多个尺寸的金属涂覆的石墨微粒与所述渐开线涡旋结构的所述粉末金属混合。5.根据权利要求1所述方法，其中在所述烧结及钎焊之前，由粉末金属形成轮毂生坯，并且所述方法还包括：对所述处于生坯状态的渐开线涡旋结构和所述处于生坯状态的基座以及所述轮毂生坯加热，以便同时烧结并连接所述渐开线涡旋结构、所述基座和所述轮毂。6.根据权利要求1至4中任一项所述方法，其中在所述烧结及钎焊之前所述轮毂为包括粉末金属的处于生坯状态的轮毂。7.根据权利要求1所述方法，其中所述处于生坯状态的渐开线涡旋结构还包括覆盖粉末金属的粘合剂。8.一种涡旋件(8)，包括：多孔的烧结粉末金属的渐开线涡旋件基座子组件(18)，所述渐开线涡...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·J·斯坎卡勒罗，
申请(专利权)人：艾默生环境优化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：