汽车空调压缩机斜盘的半固态挤压成形技术

1.高硅铝合金斜盘

汽车空调长期工作在振动、高温、充满灰尘、狭小的空间，压缩机在正常情况下转速为4000～5000rpm，因此对于作为压缩机关键零件的斜盘就要求有较高的强度和耐磨性，以适应长期高速运转和恶劣的工作条件，从而提高空调的可靠性和使用寿命。目前铝斜盘主要采用A390合金热锻成形，其零件形状如图6-19所示，锻件技术要求见表6-2。

图6-20所示为斜盘零件的工作原理。斜盘高速转动，迫使活塞在气缸内作往复运动，改变气缸工作容积，从而提高气缸内气体的压力。这就要求斜盘应该有较高的强度和耐磨性、低的膨胀系数。因此，开发高硅铝合金零件的挤压铸造技术，以取代目前所用的铸铁或热锻铝件[6-7]，对简化生产工艺、减轻零件重量、降低生产成本、提高生产效率具有重大意义。

表6-2 斜盘锻件图样技术要求

图6-20 汽车空调斜盘压缩机示意图

1—主轴 2—气缸 3—活塞 4—斜盘

2.半固态成形工艺

图6-21 挤压成形斜盘零件（高硅铝合金）的实物照片

a）液态挤压成形 b）半固态挤压成形

为获得较高的耐磨性及高温性能，采用Al-20Si-Cu-Ni-Mg合金及半固态挤压成形工艺。生产中将高硅铝合金熔化、除气，熔体静置后，调温至780℃，再通过超声波振动工艺制备半固态浆料。熔体在710～690℃进行超声波振动一定时间后，获得有一定固相的半固态浆料，停止振动，将半固态浆料浇入挤压模具中，成形为图6-19所示汽车空调压缩机斜盘。半固态挤压成形的比压为80MPa，挤压速度为50mm/s，模具温度控制在200℃左右，上冲头保压5～7s，下冲头保压12～15s后取出斜盘零件。为了对比超声半固态作用的影响，将同等重量的铝合金熔体于790℃浇入模具中液态挤压成形为零件。

超声制浆、半固态挤压成形的斜盘零件及液态挤压的斜盘零件的实物如图6-21所示。半固态挤压零件的外观清晰、成形性好，机加工之后的斜盘零件如图6-22所示，加工性能好，组织致密，完全可以取代A390热锻件。(www.xing528.com)

图6-22 半固态成形、机加工之后的斜盘零件（正反面）

高硅铝合金斜盘的铸态组织如图6-23所示，超声制浆、半固态挤压成形的斜盘零件的初晶Si颗粒比液态挤压成形的更细小，分布更均匀。液态挤压合金的初晶Si颗粒还有团聚现象。

高硅铝合金斜盘的T6热处理组织如图6-24所示，半固态挤压斜盘的初晶Si

图6-23 高硅铝合金斜盘的铸态组织

a）液态挤压成形 b）半固态挤压成形

分布均匀，颗粒细小，组织致密。

图6-24 高硅铝合金斜盘的T6热处理组织

a）液态挤压成形 b）半固态挤压成形

优化的挤压铸造工艺参数为：比压为80MPa，铸型预热温度为（200±10）℃，半固态浇注温度为690～700℃。

T6热处理工艺参数为：490℃×8h+180℃×8h。经T6热处理后，铸件的抗拉强度达到344MPa，布氏硬度达到146，零件金相组织中初晶硅尺寸在30μm以内，共晶硅细小圆整、分布均匀。挤压件T6热处理后的抗拉强度、硬度等技术指标均符合图样技术要求。