汽車空調壓縮機鋁合金動靜盤澆注裝置的優化設計與應用

摘 要：基于鋁合金動、靜盤一模四腔的結構研發過程中，冒口位置往往設計成離澆口最遠端；在試用過程中，發現冒口位置離澆口遠會導致冒口鋁水提前結晶，冒口處鋁水不能及時回流，從而起不到補縮效果。針對這一問題，文章提出了冒口帶有保溫套的汽車空調壓縮機動、靜盤澆注裝置，有效解決了冒口處鋁液冷卻速度快、提前結晶的技術難點。

關鍵詞：汽車空調壓縮機；鋁合金動、靜盤；重力鑄造；澆注裝置；優化設計；應用

在渦旋式汽車空調壓縮機鋁合金動靜盤的重力鑄造工廠內，普遍采用一模一腔：即一個模具生產一個動盤或靜盤。鋁合金動、靜盤一模四腔的結構尚在研發試用階段，研發過程中冒口位置往往設計成離澆口最遠端；在試用過程中，作業人員發現冒口位置離澆口遠會導致冒口鋁水提前結晶，冒口處鋁水不能及時回流，從而起不到補縮效果。因此該鋁合金動、靜盤一模四腔的結構存在冒口鋁水提前結晶、補縮效果差的缺陷。

針對渦旋式汽車空調壓縮機鋁合金動靜盤的重力鑄造過程中出現的上述問題，文章提出所要解決的技術問題是：鋁合金動、靜盤一模四腔的結構存在冒口鋁水提前結晶、補縮效果差的缺陷。通過澆注裝置的優化設計，解決冒口處鋁液冷卻速度快、提前結晶的問題，改善補縮條件，提高補縮效果。

1 汽車空調渦旋式壓縮機結構簡析

作為第4代汽車空調壓縮機，渦旋式壓縮機以其結構緊湊，運轉平穩，高效節能，微振低噪，啟動力矩小、啟動掉速小，以及工作可靠等優點，正逐漸代替旋葉式和斜盤式壓縮機，在小型制冷領域獲得越來越廣泛的應用，也因此成為壓縮機技術發展的主要方向之一。目前動靜式渦旋式壓縮機應用最為普遍，它的工作部件主要由動渦輪與靜渦輪組成。靜式渦旋式壓縮機的基礎部件包括動、靜盤，動、靜盤結構十分相似。

渦旋式壓縮機是由兩個渦旋體相互成180°的角，裝配在一起。其中一個被固定，即靜盤；另一個旋轉，即為動盤。這一對漸開線形的渦旋體，組成3對同時工作的壓縮腔，動盤一方面沿著很小的偏心距（曲軸回轉半徑）軌道移動（即擺動），另一方面與靜盤接觸做相對轉動，與靜盤形成3個變容積的密封腔，每1轉中，第1個腔在吸氣，第2個腔在壓縮氣體，第3個腔在排出氣體，也就是說，在每個轉角，都在持續循環地進行吸氣、壓縮、排氣，因此沒有負荷的起伏變化，所以渦旋式壓縮機運轉非常平穩，這種特性對發動機非常有利。

2 渦旋式汽車空調壓縮機鋁合金動靜盤生產中存在的問題與對策

2.1 問題分析

目前，渦旋式汽車空調壓縮機鋁合金動靜盤生產，主要的幾種制造工藝分別為：重力鑄造、低壓鑄造、液態模鍛、熱模鍛和背壓成成工藝，其中重力鑄造在規模化生產中應用較廣。

鋁合金動靜盤重力澆注，普遍采用一模一腔即：一個模具生產一個動盤或者靜盤，效率低，浪費大，成本高；故此，研發了一模四腔的澆注裝置，該裝置雖然有效降低了勞動強度，提高了經濟效益，但是在使用過程中卻存在冒口鋁水提前結晶、補縮效果差的缺陷。究其原因是因為冒口位置離澆口較遠所導致。

2.2 解決措施

為了解決上述技術問題，文章提出了冒口帶有保溫套的汽車空調壓縮機動、靜盤澆注裝置，如圖1所示包括下模、上模、上平臺和活動平臺，如圖2圖3所述下模上設置有下冒口，下模模腔由四個縱橫設置的小模腔組成，上模上設置有上冒口，上模模腔由四個縱橫設置的小模腔組成，所述上平臺上設置有頂部冒口，上模固定于上平臺下方，下模固定在活動平臺上方，它還包括下保溫槽、上保溫槽、頂部保溫槽、第一保溫套和第二保溫套，下保溫槽設置在下冒口外圍，上保溫槽設置在上冒口外圍，頂部保溫槽設置在頂部冒口外圍，上保溫槽和頂部保溫槽無縫配合，下保溫槽、上保溫槽和頂部保溫槽在一條軸線上，第一保溫套適配于下保溫槽、第二保溫套適配于上保溫槽和頂部保溫槽。該方案中下冒口、上冒口和頂部冒口外圍分別設置有下保溫槽、上保溫槽和頂部保溫槽，下保溫槽內適配有第一保溫套，上保溫槽和頂部保溫槽內適配有第二保溫套。第一保溫套和第二保溫套起到保溫效果，從而降低冒口結晶速度和改善補縮效果。

3 研究成果

與現有技術相比，本發明可以獲得包括以下技術效果：

（1）下冒口、上冒口和頂部冒口外圍分別設置有下保溫槽、上保溫槽和頂部保溫槽，下保溫槽內適配有第一保溫套，上保溫槽和頂部保溫槽內適配有第二保溫套。第一保溫套和第二保溫套起到保溫效果，從而降低冒口結晶速度和改善補縮效果，本發明中一模四腔的結構具有顯著的進步，能夠明顯提高生產效率。

（2）下保溫槽、上保溫槽和頂部保溫槽內壁設置有的保溫涂層進一步起到保溫效果，從而進一步降低冒口結晶速度和改善補縮效果。

（3）第一保溫套和第二保溫套外壁設置有的保溫涂層進一步起到保溫效果，從而進一步降低冒口結晶速度和改善補縮效果。

（4）第一保溫套和第二保溫套內部設有的第一真空層和第二真空層，從而進一步起到保溫效果，從而進一步降低冒口結晶速度和改善補縮效果。