常見的壓縮機轉(zhuǎn)子都用什么材料制造？
2020-6-21 18:25:18??????點擊：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，螺桿壓縮機和離心壓縮機的轉(zhuǎn)子材料現(xiàn)今有了很大進步和變化，作者對此做過一些研究試驗，此文略談一二。
01離心壓縮機轉(zhuǎn)子材料
離心壓縮機轉(zhuǎn)子多用不銹鋼制作，但在氫電池汽車上的離心空壓機卻有人采用鋁合金制作轉(zhuǎn)子，而與此接近的汽車增壓器卻普遍用不銹鋼制作轉(zhuǎn)子。
由于氫電池汽車上的離心空壓機體積要求更小，轉(zhuǎn)速要求更高，人們覺得使用高強度鋁合金制作轉(zhuǎn)子更為合適。
對這種離心壓縮機來說，減小轉(zhuǎn)子振動是非常重要的，這種壓縮機的最大轉(zhuǎn)速高達14.4萬轉(zhuǎn)/分鐘或16萬轉(zhuǎn)/分鐘。用鋁合金制作的轉(zhuǎn)子，由于不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的離心力，與相同尺寸的不銹鋼制作轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力比較會減小2倍，也就是用鋁合金制作的轉(zhuǎn)子由于相同不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力只有相同尺寸不銹鋼轉(zhuǎn)子離心力的三分之一，由此產(chǎn)生的振動會大大減輕。這是鋁合金轉(zhuǎn)子優(yōu)于其它材料轉(zhuǎn)子難得的優(yōu)點。
對于小型離心空壓機來說，這種鋁合金轉(zhuǎn)子具有彈性好、重量輕、易加工和成本低的優(yōu)勢。
02雙螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子材料
噴油雙螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子材料
雙螺桿壓縮機發(fā)展初期，外國人主要用易切削鋼制作噴油雙螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子。當中國人大量買進英國的螺桿轉(zhuǎn)子專用銑床后，覺得中國的球墨鑄鐵不論是切削性能，還是加工量都優(yōu)于易切削鋼轉(zhuǎn)子，而且成本較低，因而國內(nèi)噴油螺桿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)而多普遍采用球墨鑄鐵制作。由于我國稀土元素豐富，稀土球墨鑄鐵技術(shù)成熟，球墨鑄鐵轉(zhuǎn)子就成為中國特色的螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子。
噴油雙螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子在油氣兩相物混合狀態(tài)下工作。在工作中，由于氣力和液力聯(lián)合作用，油氣被均勻的噴射到壓縮機各基元容積的同時，也噴撒到轉(zhuǎn)子和機體表面，形成保護層，并且高速流動的空氣和潤滑油又把轉(zhuǎn)子表面的微小粒子沖刷干凈。雖然球墨鑄鐵表面不如鋼制轉(zhuǎn)子表面細密，但仍能勝任轉(zhuǎn)子的功能。
螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子工作的可靠性程度是由軸承的精度保證的，現(xiàn)在看來，鋼制轉(zhuǎn)子和球墨鑄鐵轉(zhuǎn)子幾乎沒有很大差別。
對于大型螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子，人們還是傾向于用鋼制轉(zhuǎn)子，覺得鋼制轉(zhuǎn)子的可靠性還是好一些。
干螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子材料
由于人們需要更可靠更干凈的壓縮氣體，而噴油螺桿壓縮機加上壓縮氣體精密過濾的做法仍不能完全取代干壓縮機。后來，由于可靠性和維修期的差異，人們從不放棄到部分恢復(fù)各類干壓縮機。
干螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子和噴油壓縮機轉(zhuǎn)子又有不同，由于干螺桿壓縮機的價格高，轉(zhuǎn)速高，壓縮介質(zhì)復(fù)雜，因而普遍用不銹鋼制作干壓縮機轉(zhuǎn)子。
為了增強轉(zhuǎn)子的抗磨和抗腐蝕，不同的干壓縮機轉(zhuǎn)子表面有不同的防腐涂層或鍍層。以期增加其抗磨性和防腐性能。隨著防腐涂層技術(shù)的不斷進步，防腐涂層的性能也得到進一步強化，不同的壓縮機制造商采用了不同的涂層或鍍層。
涂層有化學(xué)涂層和燒結(jié)涂層兩種，而真空鍍鈦是更為先進的鍍層工藝。
鍍層雖然很薄，但仍需要拋光。不同的制造商采用不同的拋光工藝，大多數(shù)應(yīng)用人工輔助機械拋光，加工中心拋光，化學(xué)物理拋光性能更佳，也有用靜電拋光的，大批量的零件則采用先進的熱處理拋光工藝。
水潤滑雙螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子材料
目前推出的水潤滑雙螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子材料多數(shù)為不銹鋼，沒有發(fā)現(xiàn)其它材料的水潤滑雙螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子。當然機體也是不銹鋼材質(zhì)。
03單螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子材料
不同的單螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子材料不同。
噴油單螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子材料
國內(nèi)噴油單螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子普遍用易切削鋼和球墨鑄鐵制作，星輪片用碳素纖維強化的聚醚醚酮制作。
水潤滑單螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子材料
近年來，水潤滑單螺桿壓縮機較廣泛的用于制藥、食品、飲料、紡織等行業(yè)。不同的制造商出于不同的考慮，采用不銹鋼和銅合金制作轉(zhuǎn)子，由于水潤滑單螺桿壓縮機價格較高，制造商采用哪種材料的轉(zhuǎn)子都會取得好的經(jīng)濟效益。當然不同材料的轉(zhuǎn)子適配一定配方的星輪片主要為強化的聚醚醚酮材料，水潤滑單螺桿壓縮機的星輪片材料與噴油單螺桿壓縮機不同。
水潤滑單螺桿壓縮機的機體和轉(zhuǎn)子材料是匹配的，轉(zhuǎn)子材料硬度較高，機體材料的鑄造流動性更好一些。
螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子與機體溫度分析
正確分析螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子和機體的溫度變化，有助于更合適的選擇轉(zhuǎn)子材料。
轉(zhuǎn)子工作溫度與機體工作溫度
螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子在正常工作循環(huán)中，轉(zhuǎn)子表面各點溫度在吸氣溫度和排氣溫度之間不斷變化，周而復(fù)始，其平均溫度基本符合吸氣溫度和排氣溫度的中間值。
螺桿壓縮機的機體溫度狀況會因機器種類不同而不盡相同，但是基本符合吸氣端溫度低（接近吸氣溫度），排氣端溫度高（接近于排氣溫度）的規(guī)律。
實際上在正常工作中，轉(zhuǎn)子的平均溫度溫度低于機體溫度。
盡管機體受相聯(lián)管道、法蘭的約束，但與此相對應(yīng)的仍是轉(zhuǎn)子熱膨脹小于機體的熱膨脹。此規(guī)律與人們的感覺有差異。此規(guī)律就決定了螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子與機體匹配是安全的。
螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子與機體在不同工種階段的溫度變化
螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)子溫度和機體溫度在起動，正常工作和開始停機時，會發(fā)生較大變化。
螺桿壓縮機在起動過程中的溫度
螺桿壓縮機起動時，單元容積的氣體或氣液開始受到壓縮，溫度急劇上升，氣體或氣液與壓縮溫度劇升是一種分子狀態(tài)變化，溫度瞬時升高或即時升高，毫無延遲。而作為受熱的轉(zhuǎn)子和機體是固體，有不同的熱阻，溫度有不同方式的升高。轉(zhuǎn)子受熱充分，溫度會先于機體升高。機體因結(jié)構(gòu)決定，熱阻大，溫度上升慢于轉(zhuǎn)子，但是轉(zhuǎn)子的平均溫度仍不會超過機體溫度。這種狀態(tài)持續(xù)零點幾秒或數(shù)秒后，壓縮機進入正常工作狀態(tài)。
螺桿壓縮機正常工作溫度符合“轉(zhuǎn)子工作溫度與機體工作溫度”規(guī)律
這是一個較為穩(wěn)定的溫度狀態(tài)，在此狀態(tài)，螺桿壓縮機不大容易出故障，除非壓縮機吸進超允許的固體顆?；蜉S承突然損壞導(dǎo)致。
螺桿壓縮機在開始停機時的溫度
螺桿壓縮機在開始停機時，排氣端的高壓高溫氣流會立即倒流至吸氣端，轉(zhuǎn)子吸氣端表面的溫度立即升高到低于并接近于排氣溫度，機體溫度則變化不大，趨近于平均溫度，形成了吸氣端轉(zhuǎn)子與機體瞬間的極小間隙。
對單螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子的進氣端不做修理的話，在停機時就有可能發(fā)生抱機。
04高強度鋁合金適合制作轉(zhuǎn)子
對螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子和機體溫度的分析，利于對螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子材料有較全面的認識。作為傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子材料易切削鋼、球墨鑄鐵、不銹鋼、銅合金等可以用部分其它材料替代。
高強度鋁合金油氣筒的材料強度可以做到不低于優(yōu)質(zhì)碳素鋼。零件的加工表面光潔，螺紋孔光亮圓滑，比球墨鑄鐵好得多。
以上分析不難看出高強度鋁合金有某些方面的優(yōu)越性，難怪高檔汽車發(fā)動機演變?yōu)槿X發(fā)動機，從而也就容易理解螺桿壓縮機使用鋁合金轉(zhuǎn)子的可能性。
由于轉(zhuǎn)子受力與機體不同，各點溫度不同，因而壓縮機制作轉(zhuǎn)子的鋁合金材料應(yīng)與制作機體的鋁合金材料正確匹配，鋁合金的牌號（成分）和熱處理也不同；轉(zhuǎn)子的鋁合金硬度應(yīng)較高，綜合強度也較高。
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