家用电冰箱、空调器制冷压缩机阀片材料的改进

　　家用电冰箱、空调器制冷压缩机阀片材料的改进谭跃飞，刘长生（中南林学院工业学院，中国湖南株洲412006）针对家用电冰箱和空调机中的心脏一一密封式压缩机阀片失效的问题进行了分析和电镜检验之后认为，之所以这种极难更换的阀片在使用中会发生严重变形和断裂，主要是阀片材料的疲劳强度和耐蚀性达不到要求所致。对阀片的工作特点研究后提出，应该采用疲劳强度、弹性和耐磨性均很优良的铍青铜来取代目前的弹簧钢。文中后还对铍青铜的时效和电化学处理工艺作了阐述。

　　密封式压缩机；阀片材料；铍锌铜；弹簧钢；电冰箱；空调器TG146；TG142.41B目前我国家用电冰箱和空调机中制冷压缩机，基本上采用的是全封闭往复式压缩机。为了简化结构、降低制造成本，这类小型压缩机均不设置专门的进排气结构，而是采用厚度为Q1fr 0.30mm并利用压缩机气缸与进排气管道内的压力差而自动开闭的舌形弹性阀片（即高低压阀片），代替了一般中大型压缩机内靠凸轮机构控制开闭的进排气阀门。

　　由于这类往复式压缩机电机的转速为2 900r/min，因此阀片每秒钟开闭有48次之多。加上目前阀片材料均采用弹簧钢来制造，在这种频繁的工作过程中，阀片会因金属疲劳而发生变形和破裂。阀片发生变形后，由于阀片和阀体贴合不严，会造成压缩机排气量的减少而引起制冷量的下降；阀片破裂后，会使高低压气体串通，造成制冷效果严重下降甚至不能制冷。

　　为了减少上述现象的发生，我国这类电冰箱和空调机制造厂家现采用由日本和瑞典进口的弹簧钢来制造阀片。但阀片的变形和破裂还是时有发生。所以，现在一般厂家都将阀片列为易损件，希望当阀片出现故障时，通过更换阀片使压缩机恢复功能。但实际上，要将出厂时已焊接密封起来的全封闭压缩机锯开检查，更换阀片、检验，然后再焊接封闭的过程是十分麻烦的。

　　由于压缩机阀片的修理过程十分麻烦，修理商根本不愿拆换价格仅为十几圆的阀片，而是将价值600多圆的整台压缩机全部更换。这不仅加重了用户的负担，而且仅因阀片的损坏而导致压缩机报废，损失是比较大的……铜里含有这少量的一点铍，就使合金的性能发生了很大的变化。指出，铍在铜中的大溶解度为2 7，到室温时则降为0.2，铍青铜的这一特性使其可以通过淬火和时效处理强化。铍青铜不仅强度、硬度弹性和耐磨性都很高，而且冷、热压力加工性能也很好，可以作为制造各种重要用途的弹性元件。

　　随着我国改革开放经济政策的实行和大量军工企业的“军转民”，铍青铜不但国内成批生产，同时也有不少进口，价格也大幅度降低。因此，作为优良的弹性金属材料一铍青铜，完全可以在重要的弹性金属元件上采用。

　　2铍青铜的选择与处理方法铍青铜材料按含铍量从高到低的不同，我国将其定为QBe2 7四种牌号（国外也如此）。一般是含铍量越高，其弹性和疲劳强度也越高，当然成本也越高。考虑到成本和压缩机转速并不很高的实际情况，可选用QBe1.9作制冷压缩机的阀片材料。

　　铍青铜材料经热处理后，机械性能会大幅度地提高，所以作为阀片材料的铍青铜带材，需要经过淬火热处理工序。由于铍青铜在730°C时，材料内部的晶粒开始长大，因此淬火温度为（770 10）°C，不可过高。

　　由于阀片为精密元件，为了提高阀片的稳定性，保持较高的精度和性能，故在淬火之后还应进行一道时效9的时效处理工艺为：320°K4h或340°K（2~3）h.为了防止很薄的铍青铜板材在加热处理过程中被氧化，时效处理应在真空炉内进行。

　　经上述处理后，铍青铜的机械性能可得到很大的改善，其中，抗拉强度e为850~ 1250MPa，断面伸长率W为由于铍青铜淬火后仍具有良好的塑性，可进一步保证冷变形的性能，因此，还可采用形变热处理。铍青铜带材的形变热处理包括淬火及压缩率为30~40的冷轧两道工序，为了验证这两种热处理效果，对经热处理和形变热处理的两种铍青铜薄片进行1tf次循环荷载试验。试验结果表明，后者材料残余变形量仅为淬火热处理的几分之一。

　　由于铍青铜带材在冶炼厂出厂时已经过轧制和淬火处理。所以，压缩机制造厂使用这种带材制造阀片时，就不必再进行淬火了，而仅进行冷轧+时效处理即可。

　　铍青铜阀片本身尺寸就不大，因此，它在制造过程中产生的歪扭变形，将严重影响阀片的终合格率。为了防止这种歪扭变形在时效过程中的发展，时效处理时应采取专用夹具。铍青铜带片在夹具机械力的作用下展平，材料内部引起变形的残余应力将随时效处理时间延长而减缓，阀片材料后变得平整而光滑。

　　由于铍青铜薄板是在夹具的夹持力的作用下进行时效处理的。在时效处理过程中，材料冷轧时产生的内应力随着时间的延长而逐步松弛。然而在夹具夹持力作用下，时效处理结束后，带片中还会保留着一定水平的残余应力。若将这种带片直接加工成压缩机的阀片，阀片在以后的使用中还是会产生一定的变形而影响它的密封性。为了进一步降低材料的应力并使材料组织状态进一步稳定，建议在去掉夹具之后，再将铍青铜带片进行一道稳定化处理。稳定化处理工艺可以分为两个阶段进行：①145CX6h②100°C<10h.为了使铍青铜材料的性能进一步提高，在稳定化处理之后，还须进行一道电化学抛光工序。对于铍青铜材料的电化学抛光工艺来说，比较理想的电解液成分为：磷酸900~丁醇80~100mL/L，或者磷酸1100~1200g/L+双羟乙基胺40~50mL/L电解槽中，电流密度为15~75A/dm2，电液温度为将铍青铜带片加工成压缩机的阀片这！工序，可以在稳定化处理之后进行，也可在电解抛光之后进行。

　　中南林学院学报3结论与讨论为了检验铍青铜带材经上述处理后的机械性能，曾对QBel. 9铍青铜薄板进行了检验。检验表明，通过热处理+时效处理+稳定化处理+电化学处理之后，铍青铜薄片的主要性能将有明显的提高，弹性极限提高由于铍青铜制成的阀片要在略有一些腐蚀性的制冷剂中工作，虽然铍青铜材料具有良好的耐蚀性，为了保证阀片具有更理想的耐蚀性，我们建议压缩机阀片也应该按它在单缸二冲程汽油机上的阀片处理工艺一样，在电解抛光并清洗之后，再置于重络酸钾100128凡+硫酸1.51.7 8几的溶液中钝化处理1~2瓜出，随后清洗干燥。

　　根据铍青铜材料的特点，以及我们对单缸二冲程汽油机铍青铜阀片20多年来的使用经验，我们认为，铍青铜薄片在制冷压缩机上，应能可靠地工作。也就是说，铍青铜薄片应该可以取代现在制冷压缩机上使用效果尚不够理想的弹簧钢阀片。

　　I1I徐灏，邱宣怀，蔡春源，等。机械设计手册：册，第三篇IM|.北京：机械工业出版社，1991.279.（上接第61页）4结论针对城市轨道车辆调速电传动系统应具有性能稳定可靠以及价格低廉的要求，采用先进的自关断大功率GTO器件作为4象限斩波调速电传动系统主电路开关器件，因此GT0器件是否能正常地工作就决定了整个系统的性能稳定的关键所在为此，我们结合实际情况设计选取了性能可靠的门极驱动电路和新型节能的能量反馈型吸收电路实验证明了该系统不仅性能稳定可靠、节能，且价格和国外同类性能的城轨车辆相比要低得多因此，在我国百万人口以上的大城市较多（30~40个）的情况下，本系统是值得大力推广的，可改变我国城市轨道车辆过去长期一直主要依靠花费大量外汇进口国外城轨车辆的现状，其效益是非常可观的另外，有关本GT0器件的一些驱动电路、吸收电路的设计思想和方法对于中小功率GT0器件的设计和应用同样具有实际价值。