[发明专利]一种压缩机用球墨铸铁轴承及其浇注系统

说明书

技术领域

本发明涉及轴承零件铸件，特别是一种压缩机用压缩机用球墨铸铁轴承及其浇注系统。

背景技术

轴承是组成压缩机泵体的关键零件，在压缩机高速运转过程中，由于马达定子、转子间产生的磁气吸引力和曲轴偏心部产生的偏心力的共同作用，一方面，导致曲轴和轴承柄部发生径向变形，使压缩机振动、噪音加大；另一方面，使上、下轴承柄部与曲轴外周紧密贴合形成摩擦副，该摩擦副为局部面接触，面压力极高接触面易发生较大磨损甚至烧结，影响压缩机长久运转可靠性。因此，要求轴承具备高强度、高刚性的力学性能。

现有技术中，使用灰铸铁制造压缩机轴承零件，但其强度、刚性均较低，随着空调厂家对要所及性能要求的提高，以及冷媒迭代，灰铸铁轴承的强度、刚性已逐渐不能满足使用要求，使用灰铸铁轴承的压缩机运转时易出现耐磨性不足、定转子碰撞音、噪音高等的技术课题。

为此，近年来不少研究人员试图用球墨铸铁材料来制造压缩机轴承，以达到提高轴承强度、刚性，进而改善压缩机性能、噪音的目的。但是，与灰铸铁相比，球墨铸铁过冷度大，共晶凝固时间长，共晶团数量多(为灰铸铁50～200倍)，趋向于在很大断面上固-液相共存的糊状凝固。由于球墨铸铁的这种凝固特点，压缩机用球墨铸铁轴承结构不合理，致使压缩机用球墨铸铁轴承极易在柄部与筋板连接处产生缩孔、缩松缺陷。废品率居高不下，无法达到量产能力。

下面以某型压缩机轴承为例，说明这一情况。曾有开发人员为该型号轴承设计过如下几种铸件毛坯：

如图1所示，柄部为实心的轴承毛坯结构剖视图；

如图2所示，柄部为通孔的轴承毛坯结构剖视图；

尽管上述轴承毛坯结构几何形状不同，但都存在同样的问题：轴承柄部1靠近轴承端面2处的热节圆A壁厚大于与它相邻并靠近浇注系统一侧的法兰辐条3壁厚t1和法兰盘4壁厚t2。铸造该轴承毛坯时，铸件在冷却过程中，最小壁厚的法兰辐条3、法兰盘4处先结束冷却凝固，而热节圆A处后结束冷却凝固，因而造成法兰辐条3、法兰盘4处提前封闭了轴承柄部1靠近轴承端面2的热节圆A处的补缩通道。

而目前使用在铸造该轴承毛坯的浇铸系统都只是在轴承型腔法兰外圆5的中部设置有内浇道，且设置在离轴承柄部1较远的法兰外圆5处，外圆由于筋板薄加上中间有腰形孔的阻断，导致铁水无法通过浇道或冒口直接对轴承热节圆A处进行补缩，导致在该位置产生不可避免出现缩孔、缩松缺陷，产品不良率居高不下，使压缩机用球墨铸铁轴承一直无法实现批量生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有压缩机用球墨铸铁轴承制造技术存在的不足，提供一种压缩机用球墨铸铁轴承，解决压缩机用球墨铸铁轴承易出现缩孔、缩松不良率高发的技术问题。

本发明通过如下的技术方案实现：

一种压缩机用球墨铸铁轴承，其结构包括法兰盘、位于法兰盘中部的柄部，所述柄部下端设计有一个以轴承中轴线为轴心，自法兰盘端面向上的半开孔，所述半开孔的高度大于法兰盘高度的1.5倍而小于压缩机用球墨铸铁轴承总高度，所述孔的孔径尺寸为柄部直径的20％～90％。

进一步地，所述半开孔由两段组成，第一段为圆柱形的直孔，拔模斜度为0°～5°，第二段为球面圆孔，孔径尺寸逐渐减小，直至封闭，第一段和第二段之间以直线倒角或圆弧倒角过渡连接，且第二段高度小于第一段高度的1/2。

进一步地，所述半开孔为三段,第一段、第二段形状为圆柱形，而且第二段直径是第一段直径的3/4，第三段形状为圆锥或圆柱形，圆柱形直径是第二段直径的1/2。

进一步地，所述柄部上部设置有圆锥柱形的凸台，凸台直径小于柄部直径，凸台高度小于压缩机用球墨铸铁轴承总高度的1/3。

进一步地，所述凸台为圆柱形、圆锥柱形或球形、球冠形。

进一步地，压缩机用球墨铸铁轴承的底平面含有加快筋板冷却速度的螺纹，螺纹深度(1～1.5)mm

此外，有必要提供一种铸造所述压缩机用球墨铸铁轴承的浇铸系统。

一种铸造所述的球墨铸铁上轴承浇铸系统，包括浇口杯、第一直浇道、重力补缩腔、第二直浇道、竖浇道、缓冲腔；其中重力补缩腔设置在轴承型腔上部，连通第一直浇道和第二直浇道，竖浇道设置在轴承型腔的中部，连接轴承型腔与第二直浇道。

与现有技术相比，本发明的球墨铸铁轴承的设计原理，通过设计半开孔结构使压缩机用球墨铸铁轴承铸件靠近端面的法兰盘的热节圆直径小于柄部中心部的热节圆直径，使柄部上中心部的热节圆处成为压缩机用球墨铸铁轴承铸件的最后凝固位置，因而使缩孔、缩松缺陷控制到柄部上中心部的热节圆处位置，且分布集中。