汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金動靜盤澆注裝置的優(yōu)化設(shè)計與應(yīng)用

摘 要：基于鋁合金動、靜盤一模四腔的結(jié)構(gòu)研發(fā)過程中，冒口位置往往設(shè)計成離澆口最遠(yuǎn)端；在試用過程中，發(fā)現(xiàn)冒口位置離澆口遠(yuǎn)會導(dǎo)致冒口鋁水提前結(jié)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(diào)壓縮機(jī)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(jié)晶的技術(shù)難點。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào)壓縮機(jī)；鋁合金動、靜盤；重力鑄造；澆注裝置；優(yōu)化設(shè)計；應(yīng)用

在渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金動靜盤的重力鑄造工廠內(nèi)，普遍采用一模一腔：即一個模具生產(chǎn)一個動盤或靜盤。鋁合金動、靜盤一模四腔的結(jié)構(gòu)尚在研發(fā)試用階段，研發(fā)過程中冒口位置往往設(shè)計成離澆口最遠(yuǎn)端；在試用過程中，作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)冒口位置離澆口遠(yuǎn)會導(dǎo)致冒口鋁水提前結(jié)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(jié)構(gòu)存在冒口鋁水提前結(jié)晶、補縮效果差的缺陷。

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

1 汽車空調(diào)渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡析

作為第4代汽車空調(diào)壓縮機(jī)，渦旋式壓縮機(jī)以其結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，高效節(jié)能，微振低噪，啟動力矩小、啟動掉速小，以及工作可靠等優(yōu)點，正逐漸代替旋葉式和斜盤式壓縮機(jī)，在小型制冷領(lǐng)域獲得越來越廣泛的應(yīng)用，也因此成為壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。目前動靜式渦旋式壓縮機(jī)應(yīng)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(jī)的基礎(chǔ)部件包括動、靜盤，動、靜盤結(jié)構(gòu)十分相似。

渦旋式壓縮機(jī)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(zhuǎn)，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(zhuǎn)半徑）軌道移動（即擺動），另一方面與靜盤接觸做相對轉(zhuǎn)動，與靜盤形成3個變?nèi)莘e的密封腔，每1轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角，都在持續(xù)循環(huán)地進(jìn)行吸氣、壓縮、排氣，因此沒有負(fù)荷的起伏變化，所以渦旋式壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，這種特性對發(fā)動機(jī)非常有利。

2 渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金動靜盤生產(chǎn)中存在的問題與對策

2.1 問題分析

目前，渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金動靜盤生產(chǎn)，主要的幾種制造工藝分別為：重力鑄造、低壓鑄造、液態(tài)模鍛、熱模鍛和背壓成成工藝，其中重力鑄造在規(guī)模化生產(chǎn)中應(yīng)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(chǎn)一個動盤或者靜盤，效率低，浪費大，成本高；故此，研發(fā)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(jīng)濟(jì)效益，但是在使用過程中卻存在冒口鋁水提前結(jié)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(yuǎn)所導(dǎo)致。

2.2 解決措施

為了解決上述技術(shù)問題，文章提出了冒口帶有保溫套的汽車空調(diào)壓縮機(jī)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(shè)置有下冒口，下模模腔由四個縱橫設(shè)置的小模腔組成，上模上設(shè)置有上冒口，上模模腔由四個縱橫設(shè)置的小模腔組成，所述上平臺上設(shè)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(shè)置在下冒口外圍，上保溫槽設(shè)置在上冒口外圍，頂部保溫槽設(shè)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(shè)置有下保溫槽、上保溫槽和頂部保溫槽，下保溫槽內(nèi)適配有第一保溫套，上保溫槽和頂部保溫槽內(nèi)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(jié)晶速度和改善補縮效果。

3 研究成果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以獲得包括以下技術(shù)效果：

（1）下冒口、上冒口和頂部冒口外圍分別設(shè)置有下保溫槽、上保溫槽和頂部保溫槽，下保溫槽內(nèi)適配有第一保溫套，上保溫槽和頂部保溫槽內(nèi)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(jié)晶速度和改善補縮效果，本發(fā)明中一模四腔的結(jié)構(gòu)具有顯著的進(jìn)步，能夠明顯提高生產(chǎn)效率。

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

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