一种表面涂层活塞的制作方法

1.本实用新型涉及转子式压缩机技术领域，特别涉及一种表面涂层活塞。


背景技术：

2.转子式压缩机因其效率高、结构紧凑、体积小、重量轻而被广泛应用于各种电器设备中，例如：冰箱、空调、冷冻机、热泵热水器等，其主要作用是将冷媒气体从低温低压状态压缩成高温高压状态。压缩组件是转子式压缩机中的重要部分，主要包括气缸、活塞、滑片和曲轴。活塞位于气缸内部，沿着曲轴的轴向套设在曲轴上。气缸上设置滑片槽，压缩机构工作时，滑片的头部与活塞相切、活塞外径与气缸内壁贴合，始终保持紧密接触，形成动密封，将气缸内部分割成吸气腔与压缩腔，在曲轴的带动下，完成吸气、压缩、排气的过程。现有转子式压缩机的活塞结构为滚子式及摆动滚子式两种，其材料一般选用金属合金材料，在压缩机运行过程中，活塞与气缸内壁由于存在相对运动，受力磨耗较严重，从而影响压缩机效率。
3.中国专利号cn201710369584.3公开了一种气缸及其加工方法及一种滚动转子式压缩机，通过在气缸内壁上增加磷化处理形成的附着层的结构和方法来减小气缸内壁与活塞外径之间的间隙，由于附着层在长期的使用过程中，气缸内径上的部分附着层会被活塞摩擦去除，导致缝隙越来越大，进而会影响压缩机的密封性。而且上述附着层的结构存在耐磨性能差，使用寿命短，耐高温性能差，润滑性能差的问题。


技术实现要素：

4.针对以上现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种表面涂层活塞，通过在活塞与气缸内壁接触的部位设置特氟龙涂层，降低活塞的摩擦系数，减少活塞的磨损，延长整机运行寿命。而且特氟龙涂层在气缸工作温度下会膨胀，能够在保证活塞正常运转的同时减小活塞外径和气缸内径之间的间隙，减小泄露，提高压缩机效率。
5.为实现上述目的，本实用新型具体通过以下技术实现：
6.一种表面涂层活塞，所述活塞包括转子和滑块，所述转子的外周壁上设有轴向贯通的安装槽，所述滑块的端部卡合入安装槽内；
7.所述活塞的外圆周面和上下表面设有特氟龙涂层。
8.采用上述的技术方案：在活塞与气缸内壁接触的部位设置特氟龙涂层，其摩擦系数低，可以降低活塞的摩擦系数，减少活塞的磨损，提高压缩机的效率，延长整机运行寿命。而且由于表面材料为高分子塑料，在气缸工作温度下会膨胀，能够在保证活塞正常运转的同时减小活塞外径和气缸内径之间的间隙，减小泄露，提高压缩机效率。
9.进一步的，所述活塞与所述特氟龙涂层之间设有膨胀石墨层。
10.膨胀石墨是一种功能性碳素材料，由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。膨胀石墨受热达到一定温度时，由于吸留在层间点阵中化合物分解，便开始膨胀，膨胀后的石墨称为膨胀石墨或石墨蠕虫，由原鳞片状变成密度
很低的蠕虫状。膨胀石墨还是良好的绝热层，能有效隔热，具有热释放率低的特点。因此，在气缸工作温度下，由于活塞与气缸内壁摩擦生热，膨胀石墨受热体积膨胀，坐封力大，能够缩小活塞与气缸的间隙，使气缸达到最佳的间隙运转状态，进而减小气体泄露，提高制冷量。其次，膨胀石墨形成隔热层，能够防止短时间内大量的热传递至活塞内部而引起晶格畸变，避免活塞受到热震损伤，即通过隔热层来对活塞内部进行绝热保护。位于膨胀石墨层外侧的特氟龙涂层能够形成保护层，避免膨胀石墨吸附油类、有机分子及疏水性物质等，延长膨胀石墨层的使用寿命
11.进一步的，所述膨胀石墨层与特氟龙涂层之间设有铬基金刚石层。由于膨胀石墨为柔性材料，会一定程度降低活塞的硬度，因此，设置铬基金刚石层，可有效形成从膨胀石墨层到铬基金刚石层的硬度梯度，进而增加复合涂层的抗划痕、抗磨损和抗剥离能力，使得活塞具备良好的使用寿命。
12.进一步的，所述膨胀石墨层与所述活塞之间设有胶结层，所述胶结层为有机硅改性酚醛树脂。通过胶结层使得膨胀石墨层与活塞之间具有良好的结合强度，不易脱落。
13.进一步的，所述膨胀石墨层的厚度为1～3μm。膨胀石墨层的厚度小，密封效果会降低，而其厚度过大，又会影响活塞的滑动，因此，优选设置膨胀石墨层的厚度为1～3μm，更优选膨胀石墨层的厚度为1.6～2.2μm。
14.进一步的，所述特氟龙涂层的厚度为10～15μm。
15.进一步的，所述铬基金刚石层的厚度为4～6μm。
16.进一步的，所述胶结层厚度为0.5～1μm。
17.进一步的，所述安装槽的内壁上设有凸起，所述滑块的端部设有与所述凸起配合的凹槽，通过凹槽和凸起配合以将所述滑块稳定固定在所述转子上，活塞在气缸内由偏心曲轴带动做圆周运动，并带动滑片进行往复运动，运行更加顺畅，有效避免出现卡死现象。
18.本实用新型的有益效果是：
19.1、在活塞与气缸内壁接触的部位设置特氟龙涂层，降低活塞的摩擦系数，减少活塞的磨损，延长整机运行寿命。而且特氟龙涂层在气缸工作温度下会膨胀，能够在保证活塞正常运转的同时减小活塞外径和气缸内径之间的间隙，减小泄露，提高压缩机效率。
20.2、进一步在特氟龙涂层的下方设置膨胀石墨层，利用膨胀石墨受热膨胀的特性，使气缸达到最佳的间隙运转状态，有利于提升密封效果。而此时位于膨胀石墨层外侧的特氟龙涂层能够形成保护层，避免膨胀石墨吸附油类、有机分子及疏水性物质等，延长膨胀石墨层的使用寿命。
21.3、增设铬基金刚石层可有效形成从膨胀石墨层到铬基金刚石层的硬度梯度，进而增加复合涂层的抗划痕、抗磨损和抗剥离能力，使得活塞使用寿命大大延长。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是实施例1的表面涂层活塞的结构示意图；
24.图2是图1的a-a向的结构示意图；
25.图3是实施例2的表面涂层活塞的结构示意图；
26.图中，1、活塞；11、转子；12、滑块；13、凸起；14、凹槽；2、特氟龙涂层；3、膨胀石墨层；4、铬基金刚石层；5、胶结层。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.实施例1
29.一种表面涂层活塞，参见图1～2，所述活塞1包括转子11和滑块12，所述转子11的外周壁上设有轴向贯通的安装槽，所述滑块12的端部卡合入安装槽内，形成固定连接；为了提高锁紧力，所述安装槽的内壁上设有凸起13，所述滑块12的端部设有与所述凸起13配合的凹槽14，以将所述滑块12稳定固定在所述转子11上，转子11在气缸内由偏心曲轴带动做圆周运动，并带动滑片进行往复运动，运行更加顺畅，有效避免出现卡死现象。所述活塞1的外圆周面和上下表面设有特氟龙涂层2(聚四氟乙烯涂层)，即所述转子11的外圆周面和上下表面以及所述滑块12的上下表面喷涂有特氟龙涂层2，所述特氟龙涂层2的厚度为10～15μm。
30.采用上述的技术方案：在活塞1与气缸内壁接触的部位设置特氟龙涂层2，其摩擦系数低，可以降低活塞1的摩擦系数，减少活塞1的磨损，提高压缩机的效率，延长整机运行寿命。而且由于表面材料为高分子塑料，在气缸工作温度下会膨胀，能够在保证活塞1正常运转的同时减小活塞1外径和气缸内径之间的间隙，减小泄露，提高压缩机效率。
31.实施例2
32.实施例2与实施例1基本相同，其区别在于：参见图3，所述活塞1与所述特氟龙涂层2之间设有膨胀石墨层3，所述膨胀石墨层3的厚度为1～3μm，更优选膨胀石墨层3的厚度为1.6～2.2μm；所述膨胀石墨层3通过胶结层5与所述活塞1的合金材料形成紧密结合，所述胶结层5厚度为0.5～1μm；所述胶结层5为耐高温抗氧化性能良好的有机硅改性酚醛树脂，保证二者之间具有良好的结合强度。进一步在特氟龙涂层2的下方设置膨胀石墨层3，此时的特氟龙涂层2除了能够降低摩擦力外，还能够形成保护层，避免膨胀石墨吸附油类、有机分子及疏水性物质等，延长膨胀石墨层3的使用寿命。而利用膨胀石墨受热膨胀的特性，可使气缸达到最佳的间隙运转状态，有利于提升密封效果，进而减小气体泄露，提高制冷量。而且膨胀石墨能够作为隔热层，防止短时间内大量的热传递至活塞1内部而引起晶格畸变，避免活塞1受到热震损伤。
33.由于膨胀石墨为柔性材料，会一定程度降低活塞1的硬度，因此，本实施例中，在所述膨胀石墨层3和所述特氟龙涂层2之间增设铬基金刚石层4，所述铬基金刚石层4的厚度为4～6μm；所述膨胀石墨层3与所述铬基金刚石层4也可通过胶结层5粘结，所述胶结层5厚度为0.5～1μm，形成从膨胀石墨层3到铬基金刚石层4的硬度梯度，进而增强复合涂层的抗划痕、抗磨损和抗剥离能力，使得活塞1具备良好的使用寿命。