冰箱压缩机粉末冶金件加工工艺控制

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摘要：冰箱压缩机常用的粉末件连杆、活塞在加工、磷化等工艺过程中容易出现锈蚀、孔径不稳定以及磷化出现发红、磷化不上的工艺问题，文章探讨了出现这些问题的原因以及解决方法，结果表明所采取的方法有效可行，为这类零件加工过程的工艺控制提供了帮助。

关键词：粉末冶金件；锈蚀；销孔孔径；磷化

粉末冶金零件广泛应用于汽车、家电、军工、航天等领域。粉末冶金零件制造工艺包括粉料制备、压制成型、烧结、后处理（精整、机加工、热处理及发蓝表面处理），看似步骤简单，但是这四个模块中任何一个模块出现问题均会影响后续机加工工艺。压缩机常用的粉末冶金零件有连杆、活塞、阀板，其中连杆活塞需要机加工、磷化再装配使用。在加工过程中常会出现锈蚀、加工销孔孔径不稳定的现象；在磷化工艺中会出现磷化不上、表面发红的情况，这些都会直接影响到零件的质量，降低产品合格率。此现象在压缩机行业很普遍，研究解决这些工艺问题很有必要。

1在机加工过程中出现异常情况

粉末冶金件在机加工中，容易出现锈蚀和孔径不稳定现象，尤其是孔径越小，越容易出现孔径不稳定现象。

1.1零件过程流转出现锈蚀问题

机加工后的零件码放在周转盒中，放置一段时间零件与零件接触部位会出现锈蚀现象。这是因为零件之间接触位置的氧气浓度低，如果环境湿度大、温度高，切削液没有附着，由此造成零件发生缝隙（叠印）腐蚀。为了避免出现这种锈蚀，我们将工艺调整为：当零件最终加工完后码放在周转盒内后，添加切削液浸泡零件表面（切削液浓度与保持一致）。采用这种浸泡方式就解决了零件过程流转出现的锈蚀问题。

1.2销孔孔径不稳定现象

当孔径越小时，加工过程中孔径的的稳定性很差，甚至出现调整好孔径后，连续加工50件或者20件后孔径就会出现不稳定现象，这种现象和刀杆的韧性有很大的关系。同时也和粉末冶金件的密度有关。其影响情况如图1和图2所示：专用刀杆（增加韧性和缩短刀杆长度）。从图1中可以看出，普通刀杆和专用刀杆对销孔加工的稳定性有很大的区别。专用刀杆是通过增加韧性和缩短刀杆长度后的刀杆，采用专用刀杆的镗床可以多加工300多件，且过程孔径的稳定性也非常好，销孔孔径比普通刀杆调整频次少于7次以上，还不会产生孔径镗大现象。这是因为刀杆韧性增加和长度缩短之后，避免了刀杆在加工过程中的抖动，降低了参与切削时刀杆让刀的影响。从图2中可得出，由于粉末冶金件有许多空隙，浸入切削液后密度发生变化。使零件本身的气孔产生饱和状态，刀杆在切削过程中，刀片磨损异常，刀角容易钝，出现切不动现象，从而导致孔径下降较快，孔径调整频次增加，引发孔径不稳定现象的出现。所以加工零件在镗孔前尽量不要长时间浸泡切削液或其它液体。

2磷化工艺中的主要问题

2.1粉末零件磷化后出现发红现象

粉末活塞和连杆在磷化工艺中会有部分零件表面出现发红情况，发红现象的位置处于非加工面（也就是有发蓝层的位置才会有此现象），如图3所示。研究分析后发现与粉末活塞表面发蓝层成分有关。粉末活塞在成型后需要对表面进行蒸汽发蓝处理，处理后的零件表面有一层厚度为10滋m的以Fe3O4（变成黑色物质）为主要成分的发蓝层。如果发蓝层中有部分反应成了FeO（表面的颜色虽然为黑色，但是颜色纯度不高），那么该粉末冶金件在磷化时发蓝层中的FeO与磷酸发生反应，就会变成Fe2O3呈棕红色，由此导致粉末冶金件表面发蓝层出现不同程度的发红现象。而发蓝过程中产生FeO的量与表面处理时蒸汽炉中的温度和炉内的压力关系较大。如果蒸汽炉的温度低，零件表面铁氧化反应不充分，就会生成FeO；如果温度高了，零件表面氧化反应过于充分，又会导致发蓝层过厚超标。如果蒸汽炉的压力小了，水蒸汽无法充进零件的气孔里，反应不充分，就会生成FeO；但蒸汽炉的压力大了，零件表面氧化反应过于充分，又会导致发蓝层过厚超标。所以控制好蒸汽炉中的温度和炉内的压力是发蓝工艺的核心指标，也是解决活塞、连杆磷化后发蓝层发红问题的有效方法。

2.2粉末连杆存在磷化不上现象

粉末连杆在磷化清洗过程中出现磷化不均匀和磷化不上现象时，分析除了磷化工艺执行存在异常和磷化前未进行清洗以及过程珩磨油变质能造成此现象外，还有粉末冶金件本身表面的光洁度过于光滑也会产生此现象。粉末连杆通常采用喷丸去毛刺方式，在这个方式中，砂石数量、与粉末粉末连杆的数量的比例、喷丸时间、喷丸速度都会影响粉末连杆表面状态。砂石数量过多、喷丸时间长，粉末冶金件少，会造成粉末冶金件表面过于光滑，磷化后磷化膜粗糙、有斑点不均匀；反之砂石数量过少、喷丸时间短，粉末冶金件过多，会使得粉末冶金件毛刺去除不到位，磷化后磷化膜发黄或根本磷化不上。如图4所示。从图4中可以看出毛刺去除不到位磷化后粉末连杆表面发黄且无磷化膜现象。为了得到适宜的喷丸表面，选取了不同的砂石、零件数量比，采用不同的喷丸时间，摸索出了合理可行的喷丸工艺，实验结果如表1所示。由表1可见，粉末冶金件表面毛刺处理工艺中所采用的喷丸砂石数量多少、喷丸时间的长短对后续磷化膜的影响较大。实验表明对粉末连杆表面毛刺处理工艺中所采用的砂石数量和零件数量为1颐3、喷丸时间在40min就能保证粉末连杆表面即不过于光滑（发亮）又不粗糙有扎手现象，磷化后得到的磷化膜色差一致、均匀致密。图5所示的就是采用了合理去毛刺工艺后的磷化效果。

3结语

（1）压缩机粉末零件可以在最终加工后用切削液浸泡以防止零件叠加面锈蚀。（2）粉末零件镗孔应采用专用刀杆，还要避免加工前浸泡在加工液等液体中而导致的零件密度变化，这些都会导致销孔孔径不稳定。（3）粉末零件磷化后表面出现发红现象与其前处理工艺中的发蓝有关，控制好发蓝蒸汽炉中的温度和炉内的压力是发蓝工艺的核心指标，也是解决粉末活塞、连杆磷化后发蓝层发红问题的有效方法。（4）粉末连杆磷化前的去毛刺工艺对磷化膜影响很大。实验表明对粉末连杆表面喷丸处理工艺中所采用的砂石数量和被喷丸零件数量为1：3，喷丸时间在40min就能保证粉末连杆表面即不过于光滑（发亮）和又不粗糙，从而得到均匀致密的磷化膜。

参考文献

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［2］杨大勇，万珍平，陆龙生，等.粉末冶金零件加工研究进展［J］.工具技术，2017，51（3）：3-7.

［3］王一建，王余高，黄本元，等.金属锈蚀原理与暂时防锈［M］.北京：化学工业出版社，2018.

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［5］王超然.铁基粉末冶金制品的蒸汽快速氧化处理［J］.新技术新工艺，1983（1）：47.

作者：洪钧 单位：芜湖欧宝机电有限公司