JPH0726629B2 - コンプレツサー用鉄基焼結羽根 - Google Patents
コンプレツサー用鉄基焼結羽根Info
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- JPH0726629B2 JPH0726629B2 JP1110856A JP11085689A JPH0726629B2 JP H0726629 B2 JPH0726629 B2 JP H0726629B2 JP 1110856 A JP1110856 A JP 1110856A JP 11085689 A JP11085689 A JP 11085689A JP H0726629 B2 JPH0726629 B2 JP H0726629B2
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- JP
- Japan
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- iron
- blade
- based sintered
- compressor
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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- F01C21/08—Rotary pistons
- F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2280/00—Materials; Properties thereof
- F05B2280/10—Inorganic materials, e.g. metals
-
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0448—Steel
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- Metallurgy (AREA)
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- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐摩耗性を要求されるコンプレツサー用の羽
根（ベーン）に関する。
根（ベーン）に関する。
従来、摺動部品であるコンプレツサーの流体加圧用の羽
根には、一般に特殊鋳鉄が用いられる他耐摩耗性に優れ
た高炭素鋼や高速度工具鋼が使用されている。又、高負
荷のコンプレツサーにはカーボン製の羽根が用いられる
ことがある。
根には、一般に特殊鋳鉄が用いられる他耐摩耗性に優れ
た高炭素鋼や高速度工具鋼が使用されている。又、高負
荷のコンプレツサーにはカーボン製の羽根が用いられる
ことがある。
しかし、特殊鋳鉄製羽根はコンプレツサーの高性能化や
高負荷化に伴ない、耐摩耗性が不充分であるという問題
点が出てきた。又、高炭素鋼や高速度工具鋼からなる羽
根は、熱処理によつて高い硬度を得ることが出来るので
優れた耐摩耗性を示すが、自己潤滑性に劣るので相手部
品を攻撃し、かじりや焼付きを生じやすい欠点があつ
た。尚、カーボン製羽根は非常に高価である。
高負荷化に伴ない、耐摩耗性が不充分であるという問題
点が出てきた。又、高炭素鋼や高速度工具鋼からなる羽
根は、熱処理によつて高い硬度を得ることが出来るので
優れた耐摩耗性を示すが、自己潤滑性に劣るので相手部
品を攻撃し、かじりや焼付きを生じやすい欠点があつ
た。尚、カーボン製羽根は非常に高価である。
最近では、上記の羽根の他に、含油孔を有するという利
点から焼結によつて製造した焼結羽根が用いられる場合
がある。焼結羽根は焼結によつて製造された鉄をベース
とするマトリツクスからなり、例えば特開昭59-16952号
公報に開示されるように、理論密度比を92％以上に上げ
てマトリツクスの強度を確保すると同時に、そのマトリ
ツクス中に粒径５μｍ以上の炭化物等からなる硬質粒子
を分散させることによつて耐摩耗性を向上させている。
点から焼結によつて製造した焼結羽根が用いられる場合
がある。焼結羽根は焼結によつて製造された鉄をベース
とするマトリツクスからなり、例えば特開昭59-16952号
公報に開示されるように、理論密度比を92％以上に上げ
てマトリツクスの強度を確保すると同時に、そのマトリ
ツクス中に粒径５μｍ以上の炭化物等からなる硬質粒子
を分散させることによつて耐摩耗性を向上させている。
しかしながら、上記した従来の鉄基焼結羽根は理論密度
比が92％以上であるために分散した硬質粒子を含むマク
ロ硬さが高くなり、前記した鋼製羽根と同様にシリンダ
ーやピストン等の相手部品を攻撃してかじりや焼付きを
生じやすい欠点があつた。
比が92％以上であるために分散した硬質粒子を含むマク
ロ硬さが高くなり、前記した鋼製羽根と同様にシリンダ
ーやピストン等の相手部品を攻撃してかじりや焼付きを
生じやすい欠点があつた。
本発明はこのような従来の事情に鑑み、高性能化及び高
負荷化が進むコンプレツサー用として、優れた耐摩耗性
を有すると同時に相手部品を攻撃損傷させることのない
鉄基焼結羽根を提供することを目的とする。
負荷化が進むコンプレツサー用として、優れた耐摩耗性
を有すると同時に相手部品を攻撃損傷させることのない
鉄基焼結羽根を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明においては、硬質炭化
物が均一に分散した鉄をベースとするマトリツクスから
なるコンプレツサー用鉄基焼結羽根において、硬質炭化
物の粒径が５μｍ以下であつて、全体の理論密度比が80
〜90％及びマクロ硬さがロツクウエルＣスケールで10〜
45であることを特徴とする。
物が均一に分散した鉄をベースとするマトリツクスから
なるコンプレツサー用鉄基焼結羽根において、硬質炭化
物の粒径が５μｍ以下であつて、全体の理論密度比が80
〜90％及びマクロ硬さがロツクウエルＣスケールで10〜
45であることを特徴とする。
本発明のコンプレツサー用鉄基焼結羽根においては、必
要に応じて自己潤滑性を高めるためにCaF2、BaF2、MoS2、W
S2からなる群から選ばれた少なくとも１種の固体潤滑剤
を0.5〜３重量％含有することが出来る。
要に応じて自己潤滑性を高めるためにCaF2、BaF2、MoS2、W
S2からなる群から選ばれた少なくとも１種の固体潤滑剤
を0.5〜３重量％含有することが出来る。
尚、本発明のコンプレツサー用鉄基焼結羽根は硬質炭化
物が均一に分散した鉄をベースとする焼結材であれば良
く、組成について限定されない。しかし一般には、従来
から鉄基焼結羽根として使用されている焼結材の組成で
あつてよく、具体的にはC0.7〜1.5wt％,Cr3.0〜5.0wt
％,Mo0〜10.0wt％,W1〜20.0wt％,V0.5〜6.0wt％,Co0〜1
5.0wt％，及び残部のFe並びに不可避不純物からなる。
物が均一に分散した鉄をベースとする焼結材であれば良
く、組成について限定されない。しかし一般には、従来
から鉄基焼結羽根として使用されている焼結材の組成で
あつてよく、具体的にはC0.7〜1.5wt％,Cr3.0〜5.0wt
％,Mo0〜10.0wt％,W1〜20.0wt％,V0.5〜6.0wt％,Co0〜1
5.0wt％，及び残部のFe並びに不可避不純物からなる。
又、かかる鉄基焼結羽根は粉末冶金法により製造され、
耐摩耗性を向上させるために通常は焼入れ及び焼戻しを
行なつて用いる。
耐摩耗性を向上させるために通常は焼入れ及び焼戻しを
行なつて用いる。
本発明においては、マトリツクス中に分散する硬質炭化
物の粒径を５μｍ以下に抑えると共に、焼結羽根の理論
密度比を80〜90％の範囲に選定することにより、マクロ
硬さをロツクウエルＣスケールで10〜45の範囲に抑制し
た。これにより、本発明の羽根は、自己の耐摩耗性に優
れると同時に、相手部品への攻撃性が低下してかじりや
焼付きの損傷がなく、優れた摺動特性を示す。
物の粒径を５μｍ以下に抑えると共に、焼結羽根の理論
密度比を80〜90％の範囲に選定することにより、マクロ
硬さをロツクウエルＣスケールで10〜45の範囲に抑制し
た。これにより、本発明の羽根は、自己の耐摩耗性に優
れると同時に、相手部品への攻撃性が低下してかじりや
焼付きの損傷がなく、優れた摺動特性を示す。
硬質炭化物は従来から鉄基焼結羽根に用いられているも
ので良く、例えばCr、Mo、Ｖ、Ｗ等の炭化物であるが、
その粒径が５μｍを超えると相手部品の攻撃性が高まる
ので好ましくない。
ので良く、例えばCr、Mo、Ｖ、Ｗ等の炭化物であるが、
その粒径が５μｍを超えると相手部品の攻撃性が高まる
ので好ましくない。
羽根の理論密度比が80％未満では、羽根として強度的に
不充分となるばかりでなく、硬さも低下して耐摩耗性が
不足する。一方、理論密度比が90％を超えると硬さが高
くなり過ぎ、後工程で焼鈍等の熱処理を施してもマクロ
硬さを本発明の範囲内に制御することが難しく、相手部
品攻撃性の点で問題を生じる。
不充分となるばかりでなく、硬さも低下して耐摩耗性が
不足する。一方、理論密度比が90％を超えると硬さが高
くなり過ぎ、後工程で焼鈍等の熱処理を施してもマクロ
硬さを本発明の範囲内に制御することが難しく、相手部
品攻撃性の点で問題を生じる。
又、マクロ硬さをロツクウエルＣスケールで10〜45とし
たのは、10未満では羽根自身の耐摩耗性が不充分とな
り、逆に45を超えると相手部品攻撃性が顕著になるから
である。
たのは、10未満では羽根自身の耐摩耗性が不充分とな
り、逆に45を超えると相手部品攻撃性が顕著になるから
である。
本発明の羽根は、CaF2、BaF2、MoS2、WS2からなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の固体潤滑剤を含むことによ
つて自己潤滑性を高めうるが、これら固体潤滑剤の添加
量が0.5重量％未満では自己潤滑効果が殆ど現われず、
３重量％を超えると焼結前の成形体の劣化や、焼結時の
膨れなどが発生しやすくなるばかりか、羽根の抗析力が
著しく低下する。
ら選ばれた少なくとも１種の固体潤滑剤を含むことによ
つて自己潤滑性を高めうるが、これら固体潤滑剤の添加
量が0.5重量％未満では自己潤滑効果が殆ど現われず、
３重量％を超えると焼結前の成形体の劣化や、焼結時の
膨れなどが発生しやすくなるばかりか、羽根の抗析力が
著しく低下する。
実施例１ C1.1wt％、W6.1wt％、Mo5.0wt％、Cr4.0wt％、V2.0wt
％、及び残部のFeと不可避不純物よりなる−100メツシ
ュの合金粉末に、成形助剤として0.8wt％のステアリン
酸亜鉛を混合し、４〜８ton/cm2の圧力でコンプレツサ
ー用羽根形状に成形し、成形体を真空中において1180〜
1250℃で1hr焼結した後、1150℃からN2ガス焼入れを行
ない、500〜650℃で２回焼戻し処理して試料1-1〜1-12
の鉄基焼結羽根を作成した。
％、及び残部のFeと不可避不純物よりなる−100メツシ
ュの合金粉末に、成形助剤として0.8wt％のステアリン
酸亜鉛を混合し、４〜８ton/cm2の圧力でコンプレツサ
ー用羽根形状に成形し、成形体を真空中において1180〜
1250℃で1hr焼結した後、1150℃からN2ガス焼入れを行
ない、500〜650℃で２回焼戻し処理して試料1-1〜1-12
の鉄基焼結羽根を作成した。
得られた各羽根について、理論密度比、マクロ硬さ（ロ
ツクウエルＣスケール）、及び炭化物粒径を測定すると
共に、コンプレツサーに組込んで500hr及び1500hrの耐
久テスト（相手材はピストンがモニクロ鋳鉄、シリンダ
ーが鋳鉄である）を実施した。
ツクウエルＣスケール）、及び炭化物粒径を測定すると
共に、コンプレツサーに組込んで500hr及び1500hrの耐
久テスト（相手材はピストンがモニクロ鋳鉄、シリンダ
ーが鋳鉄である）を実施した。
結果を第１表にまとめて示した。
第１表から判るように、本発明に係る試料1-3〜1-10は
優れた耐摩耗性を示したが、理論密度比及びマクロ硬さ
が低い試料1-1〜1-2では摩耗が大きく、又炭化物粒径、
理論密度比及びマクロ硬さが共に大きい試料1-11〜1-12
では相手部品が激しく攻撃され相手部品の摩耗が大きか
つた。
優れた耐摩耗性を示したが、理論密度比及びマクロ硬さ
が低い試料1-1〜1-2では摩耗が大きく、又炭化物粒径、
理論密度比及びマクロ硬さが共に大きい試料1-11〜1-12
では相手部品が激しく攻撃され相手部品の摩耗が大きか
つた。
実施例２ C1.5wt％、W12wt％、Mo0.3wt％、Cr4.0wt％、V4.5wt
％、及び残部のFeと不可避不純物よりなる−100メツシ
ュの合金粉末に、０〜5wt％の固体潤滑剤と0.8wt％の成
形助剤を混合し、６ton/cm2の圧力で30×20×5mmの板状
に成形し、成形体を真空中において1180℃で1hr焼結し
た後、1150℃からN2ガス焼入れを行ない、580℃で２回
焼戻し処理した。
％、及び残部のFeと不可避不純物よりなる−100メツシ
ュの合金粉末に、０〜5wt％の固体潤滑剤と0.8wt％の成
形助剤を混合し、６ton/cm2の圧力で30×20×5mmの板状
に成形し、成形体を真空中において1180℃で1hr焼結し
た後、1150℃からN2ガス焼入れを行ない、580℃で２回
焼戻し処理した。
得られた各試料2-1〜2-10について、実施例１と同様に
理論密度比、マクロ硬さ、及び炭化物粒径、並びに抗析
力を測定した。又、上記板状の各試料を固定片とし、外
径30mm×内径16mm×高さ3mmのミーハナイト鋳鉄を回転
片とする耐摩耗試験（試験条件：回転片の周速5m/sec、
試験時間10時間、無潤滑下）を行ない、固定片である試
料についた摩耗痕の最大深さを測定した。結果を第２表
にまとめて示した。
理論密度比、マクロ硬さ、及び炭化物粒径、並びに抗析
力を測定した。又、上記板状の各試料を固定片とし、外
径30mm×内径16mm×高さ3mmのミーハナイト鋳鉄を回転
片とする耐摩耗試験（試験条件：回転片の周速5m/sec、
試験時間10時間、無潤滑下）を行ない、固定片である試
料についた摩耗痕の最大深さを測定した。結果を第２表
にまとめて示した。
第２表から判るように、固体潤滑剤の添加量が0.2wt％
では無添加の場合と変わらないが、添加量が0.5wt％以
上になると自己潤滑性の向上により摩耗深さの減少が認
められた。しかし、添加量が3wt％を超えると抗析力が
著しく低下した。
では無添加の場合と変わらないが、添加量が0.5wt％以
上になると自己潤滑性の向上により摩耗深さの減少が認
められた。しかし、添加量が3wt％を超えると抗析力が
著しく低下した。
実施例３ C1.5wt％、Mo1.0wt％、Cr12wt％、V0.5wt％、及び残部
のFeと不可避不純物よりなる−100メツシュの合金粉末
に、0.8wt％の成形助剤を混合し、７ton/cm2の圧力で直
径15mm×長さ20mmの円柱状に成形し、成形体を真空中に
おいて1180〜1250℃で1hr焼結した後、1150℃からN2ガ
ス焼入れを行ない、580℃で２回焼戻し処理した。
のFeと不可避不純物よりなる−100メツシュの合金粉末
に、0.8wt％の成形助剤を混合し、７ton/cm2の圧力で直
径15mm×長さ20mmの円柱状に成形し、成形体を真空中に
おいて1180〜1250℃で1hr焼結した後、1150℃からN2ガ
ス焼入れを行ない、580℃で２回焼戻し処理した。
得られた各試料3-1〜3-6について、実施例１と同様に理
論密度比、マクロ硬さ、及び炭化物粒径を測定した。
又、上記円柱状の各試料を固定片とし、外径20mm×内径
12mm×長さ20mmのリング状ミーハナイト鋳鉄を回転片と
する耐摩耗試験（試験条件：回転片の周速7m/sec、試験
時間１時間、無潤滑下、荷重40kg）を行ない、固定片で
ある試料に付いた摩耗痕幅及び回転片の磨耗による直径
減少量を測定した。尚、比較のために溶製材からなる同
一形状の試料3-7〜3-10を用意し、上記と同様の耐摩耗
試験を行なつた。
論密度比、マクロ硬さ、及び炭化物粒径を測定した。
又、上記円柱状の各試料を固定片とし、外径20mm×内径
12mm×長さ20mmのリング状ミーハナイト鋳鉄を回転片と
する耐摩耗試験（試験条件：回転片の周速7m/sec、試験
時間１時間、無潤滑下、荷重40kg）を行ない、固定片で
ある試料に付いた摩耗痕幅及び回転片の磨耗による直径
減少量を測定した。尚、比較のために溶製材からなる同
一形状の試料3-7〜3-10を用意し、上記と同様の耐摩耗
試験を行なつた。
結果を第３表にまとめて示した。
第３表から判るように、焼結材のうちの試料3-5〜3-6、
及び溶製材の試料3-7〜3-10は炭化物粒径及びマクロ硬
さが大きいため、自身（固定片）の摩耗は少ないが、相
手部品（回転片）の摩耗が本発明例である試料3-1〜3-4
に比較して倍以上大きくなつた。
及び溶製材の試料3-7〜3-10は炭化物粒径及びマクロ硬
さが大きいため、自身（固定片）の摩耗は少ないが、相
手部品（回転片）の摩耗が本発明例である試料3-1〜3-4
に比較して倍以上大きくなつた。
本発明によれば、優れた耐摩耗性を有すると同時に、相
手部品を攻撃損傷させることがなく、高性能化及び高負
荷化が進むコンプレツサー用として、長期に亘つて安定
した摺動特性を維持出来る鉄基焼結羽根を提供すること
ができる。
手部品を攻撃損傷させることがなく、高性能化及び高負
荷化が進むコンプレツサー用として、長期に亘つて安定
した摺動特性を維持出来る鉄基焼結羽根を提供すること
ができる。
又、高負荷化のコンプレツサーに使用されている高価な
カーボン製の羽根の代わりに本発明の鉄基焼結羽根を用
いることにより、大幅なコスト低減が可能である。
カーボン製の羽根の代わりに本発明の鉄基焼結羽根を用
いることにより、大幅なコスト低減が可能である。
Claims (2)
- 【請求項１】硬質炭化物が均一に分散した鉄をベースと
するマトリツクスからなるコンプレツサー用鉄基焼結羽
根において、硬質炭化物の粒径が５μｍ以下であつて、
全体の理論密度比が80〜90％及びマクロ硬さがロツクウ
エルＣスケールで10〜45であることを特徴とする、コン
プレツサー用鉄基焼結羽根。 - 【請求項２】請求項（１）記載の鉄基焼結羽根におい
て、CaF2、BaF2、MoS2、WS2からなる群から選ばれた少
なくとも１種の固体潤滑剤を0.5〜３重量％含有するこ
とを特徴とする、コンプレツサー用鉄基焼結羽根。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1110856A JPH0726629B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | コンプレツサー用鉄基焼結羽根 |
| US07/623,660 US5125811A (en) | 1989-04-28 | 1990-04-27 | Sintered iron-base alloy vane for compressors |
| PCT/JP1990/000561 WO1993015319A1 (fr) | 1989-04-28 | 1990-04-27 | Aube de compresseur fabriquee en alliage de fer fritte |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1110856A JPH0726629B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | コンプレツサー用鉄基焼結羽根 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02291495A JPH02291495A (ja) | 1990-12-03 |
| JPH0726629B2 true JPH0726629B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=14546403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1110856A Expired - Fee Related JPH0726629B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | コンプレツサー用鉄基焼結羽根 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5125811A (ja) |
| JP (1) | JPH0726629B2 (ja) |
| WO (1) | WO1993015319A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005264325A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-29 | Sumitomo Denko Shoketsu Gokin Kk | 焼結高速度鋼とその製造方法とその焼結高速度鋼で作られた摺動部品 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9021767D0 (en) * | 1990-10-06 | 1990-11-21 | Brico Eng | Sintered materials |
| EP0513407B1 (de) * | 1991-05-13 | 1995-07-19 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zur Herstellung einer Turbinenschaufel |
| US5403372A (en) * | 1991-06-28 | 1995-04-04 | Hitachi Metals, Ltd. | Vane material, vane, and method of producing vane |
| SE9201678D0 (sv) * | 1992-05-27 | 1992-05-27 | Hoeganaes Ab | Pulverkkomposition foer tillsats i jaernbaserade pulverblandningar |
| JP3172337B2 (ja) * | 1993-07-29 | 2001-06-04 | 株式会社日立製作所 | 圧縮機 |
| JP4376687B2 (ja) * | 2004-04-21 | 2009-12-02 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
| US20100011594A1 (en) * | 2008-07-15 | 2010-01-21 | Wysk Mark J | Composite Saw Blades |
| CN103658601B (zh) * | 2013-11-21 | 2016-08-17 | 本溪市铸兴泵业有限公司 | 制作水泵过流件的组合物的方法 |
| CN104612965B (zh) * | 2014-11-26 | 2016-08-17 | 宁波市鸿博机械制造有限公司 | 一种汽车转向泵转子 |
Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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| US5125811A (en) | 1992-06-30 |
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