用於處理片狀材料的方法和系統的製作方法

2023-06-20 17:02:26 2

專利名稱：：用於處理片狀材料的方法和系統的製作方法
技術領域：
：本發明廣泛涉及用於處理一種片狀材料的方法和系統，還涉及包括一個或多個簧片閥的片狀材料，並且涉及壓縮機。
背景技術：
：壓縮機是製冷系統例如空調和冰箱的不可或缺的和基本的部分。壓縮機通常包括氣缸內的活塞(可操作其來在汽缸內產生不同的壓力和環境壓力)、簧片吸和排氣閥，簧片吸將製冷劑氣體吸進氣缸以將其壓縮，排氣閥排出壓縮製冷劑氣體到氣缸蓋的排放集氣室。用這種方式，簧片閥起著使製冷劑氣體單向流動的止回閥的作用。由於簧片閥需經受重複疲勞與壓力，因此用來製成簧片閥的材料應該具有增強的抗疲勞強度和高耐用性。簧片閥通常用衝壓工具機衝壓操作而製成，然後用翻滾媒介來翻滾或磨研以使其被切割的邊緣平滑，亦或在簧片閥的表面產生殘餘壓應力。幾乎所有的疲勞和壓力腐蝕失效都源於簧片閥的表面。而且，已經證實裂縫不會在壓應力區開始或散布。因此，在簧片閥表面產生的壓應力對改進疲勞極限和增強對腐蝕疲勞、應力腐蝕開裂、氫氣輔助開裂、磨蝕、磨損和由空化引起的腐蝕的抵抗性有非常重要的影響。然而，翻滾簧片的過程本身涉及簧片閥和翻滾媒介的撞擊，其易於引起如圖10所示的簧片閥表面的凹痕和刮傷。這可造成簧片閥表面上新的缺陷，在簧片閥表面上可能產生疲勞破壞並且降低簧片閥的抗疲勞強度。用在翻滾簧片過程中的例如石頭的翻滾媒介相對較大，因此可能不會輕易地進入簧片閥的狹窄部分，特別是狹縫區域，並且可能不會在其邊緣形成適當的半徑。此外，翻滾簧片過程更多的是隨機過程，並且非常依賴時間且耗時。為了在邊緣實現一致的壓應力和半徑，需要長時間翻滾。另外，由翻滾簧片過程產生的殘餘壓應力相對不高，例如大約為_400Mpa(對於高碳熱處理軋制鋼)和-600Mpa(對於不鏽鋼)，由此在壓縮機部件運轉期間的反覆疲勞和壓力下，簧片閥的壽命可能不會顯著延長。因此，需要提供一種用於處理片狀材料的方法和系統，其試圖至少解決上述問題中的一個。
發明內容根據本發明的第一方面，提供一種處理片狀材料的方法，所述方法包括以下步驟提供用於衝壓所述片狀材料的顆粒流；以及相對於所述顆粒流移動所述片狀材料，從而使得所述顆粒流衝壓所述片狀材料的已選擇區域。所述方法還可包括使用具有暴露區域的掩膜，所述暴露區域對應於所述片狀材料的關鍵區域。所述掩膜可與所述片狀材料一起相對於所述顆粒流移動，從而使得所述顆粒流衝壓所述片狀材料的已選擇區域。所述片狀材料的已選擇區域可包括一個或多個狹縫區域。所述片狀材料的已選擇區域可包括一個或多個最大負載部分區域。第一掩膜可限定一個或多個掩蔽狹縫以進行所述一個或多個狹縫區域的珠擊，第二掩膜可限定一個或多個最大負載掩蔽區域以進行所述一個或多個最大負載部分區域的珠擊，以及所述方法可包括使用所述第一掩膜和所述第二掩膜。所述方法還可包括通過衝壓顆粒流而去除所述狹縫的切割邊緣的毛刺。所述方法還可包括為所述最大負荷承載區域提供殘餘壓應力。所述顆粒可包括玻璃珠、鋼珠、不鏽鋼珠、不鏽鋼網格、鐵粉和氧化鋁中的一種。所述顆粒的大小可在大約0.05mm到大約2.8mm的範圍之內。所述片狀材料可包括簧片閥。根據本發明的第二方面，提供了一種用於處理片狀材料的系統，所述系統包括顆粒源，提供用於衝壓所述片狀材料的顆粒流；以及用於相對於所述顆粒流移動所述片狀材料的裝置，從而使得所述顆粒流衝壓所述片狀材料的已選擇區域。用於移動所述片狀材料的裝置可包括X-Y臺。所述顆粒源可包括散布在壓縮液體排放中的顆粒。所述系統還可包括具有暴露區域的掩膜，所暴露區域對應於所述片狀材料的關鍵區域。根據本發明的第三方面，提供一種包括如第一方面限定的處理過的簧片閥的片狀材料。根據本發明的第四方面，提供一種包含片狀材料的壓縮機裝置，所述片狀材料包括如第三方面所限定的簧片閥。通過以下僅為示例性的書面說明並結合附圖，本發明的實施方式對於本領域普通技術人員來說將能夠更好地理解以及顯而易見。其中圖1示出了根據本發明一個實施方式的、珠擊處理設備的側視示意圖。圖2(a)和2(b)分別示出了根據本發明一個實施方式的、包括夾具A和夾具B的珠擊處理設備的俯視示意圖。圖3為示出在經受一個示例性實施方式的珠擊處理之後、材料表面之下的壓縮區域和拉張區域的剖視示意圖。圖4(a)和4(b)分別示出了根據本發明一個實施方式的、在經受珠擊處理之後簧片閥的俯視示意圖和仰視示意圖。圖5示出了根據本發明一個實施方式的、珠擊處理之後在簧片閥的邊緣產生的半徑曲率的監測點測量結果。圖6示出了根據本發明一個實施方式的、在機器1中和在機器2中對簧片閥執行不同操作的流程圖，其中機器1中的操作用於在邊緣形成半徑，機器2中的操作用於產生壓應力。圖7示出了根據本發明一個實施方式的、夾具輸送和組裝設備的側視示意圖。圖8示出了根據本發明一個實施方式的、一些簧片閥的光學顯微鏡圖像，其顯示了使用不同的珠擊媒介進行珠擊處理之後的無凹痕部分。圖9示出了根據本發明一個實施方式的、經受珠擊處理之後的簧片閥的數字圖像。圖10示出了通過翻滾簧片過程可能產生的凹痕印記和刮傷印記的光學顯微鏡圖像。圖11示出了對於不鏽鋼和插板鋼製成的簧片閥通過珠擊和翻滾處理之後的可靠性測量結果的表格。圖12示出了根據一個示例性實施方式的、片狀材料處理方法的流程圖。圖13示出了往復式壓縮機的內部展示示意圖。具體實施例方式圖1示出了本發明的一個示例性實施方式中使用的珠擊處理設備112的側視圖。小球形媒介102(也稱作珠粒)從噴嘴100中噴射出，以110的距離噴射向由特別設計的掩膜構成的多層複合材料，所述多層複合材料在此具有夾具的形式，包括頂部夾具板固定裝置104、底部夾具板固定裝置108和簧片閥106。簧片閥106被夾在頂部夾具板固定裝置104和底部夾具板固定裝置108之間。珠粒102的示例包括粒度範圍在直徑0.053-2.8之間的玻璃珠、不鏽鋼珠、和氧化鋁。夾具頂部固定裝置104、簧片閥106和夾具底部固定裝置108安裝在一起並放置於X-Y臺114上。安裝好的夾具頂部固定裝置104、簧片閥106和夾具底部固定裝置108可以以預設的模式(如圖1中雙箭頭116所示)自動移動，從而允許高壓降落的珠粒102落在簧片閥106之上、周圍以及通過簧片閥106。最終的結果是出現珠粒102和簧片閥106的相對運動的可預見模式，從而在在邊緣產生半徑方面實現更一致的結果，以及在簧片閥106的最大負載部分實現持續高殘餘壓應力。圖2(a)和2(b)示出了示例性實施方式中珠擊處理設備112的俯視圖，其分別顯示了夾具A頂部固定裝置200和夾具B頂部固定裝置204。夾具A頂部固定裝置200和夾具B頂部固定裝置204小於簧片閥106，從而露出簧片閥106邊緣的一部分。特別設計的夾具A頂部固定裝置200使得珠擊過程可在狹窄的狹縫202中執行，從而在邊緣產生半徑，同時防止簧片閥106的非關鍵部分受珠粒102的衝擊。特別設計的夾具B頂部固定裝置204使得珠擊過程在簧片閥106的最大負載部分206執行，由此增強該部分中的殘餘壓應力，同時防止簧片閥106的其它非關鍵部分受珠粒102的衝擊。這兩個珠擊過程可在不同的階段執行。夾具底部固定裝置108可包括如夾具A頂部固定裝置200或夾具B頂部固定裝置204類似的設計，以使得所述珠擊過程在簧片閥106相對的面來執行。在珠擊過程中，簧片閥106的表面被散布在從噴嘴100排放的壓縮液體內的珠粒102轟擊。衝擊簧片閥106的每個珠粒102起著微小錘擊捶的作用，在簧片閥106表面產生小凹痕或凹坑。為了產生凹坑，簧片閥106的表面必須被拉緊。在示例性實施方式中，執行過珠擊過程的區域從其色彩/外觀的變化可識別出，如圖9所示。例如，插板鋼的珠擊過的區域將看起來很光亮。圖3說明了在材料表面下方，或在本發明的該示例性實施方式中簧片閥106的下方，在珠粒102的衝擊下出現例如304的凹痕之後，產生的壓縮區域300和拉張區域302。在其表面下方，所述材料儘量恢復其原始形狀，因而在例如304的凹痕下方產生在壓縮中高度受壓的冷加工材料的半球形帶300。在圖3中，例如306的圓圈代表材料的組成顆粒單兀。圖4示出了珠擊過程之後，簧片閥106的俯視圖和仰視圖。簧片閥106包括狹窄的狹縫202，其使得舌狀導引部分(leadsection)400在工作期間在壓縮機內可移動。圓圈1-5為代表位置的監測點，在所述位置進行測量以確定在邊緣所產生半徑的曲率和一致性，所述半徑由於珠擊過程的去除毛刺作用而產生。在圖5中以兩軸都500倍放大地示出了簧片閥106的測量結果。為了評估在邊緣產生的半徑的曲率(例如502)和確定產生的半徑尺寸的一致性，圖5中的圓圈(例如500)與測量的曲率(例如502)相配合。在圖5中，相對大的圓圈(例如500)與曲率(例如502)的配合表明邊緣處的曲率相對平滑。這說明邊緣處的半徑可通過珠擊過程而產生。相比之下，相對小的圓圈(例如500)的配合則不同地表示相對尖銳的邊緣。尖銳的邊緣易於產生凹痕，其可導致簧片閥表面的應力點的形成。相比之下，通過珠擊過程而在邊緣實現的平滑曲率可降低這些應力點的形成。此外，與曲率(例如502)相配的圓圈(例如500)的大小的相對相似性表明通過珠擊過程而在邊緣實現的半徑大小的一致性。本發明的示例性實施方式可提供一種用於去除切割邊緣毛刺的方法，並且增強了壓縮機簧片閥的最大負載部分的殘餘壓應力。該過程可為包含簧片閥的更可靠的壓縮機提供高耐疲勞性，因為其使得研磨媒介材料被定向並且穿過簧片閥的已選擇區域而不會使這些部分變形。在示例性實施方式中，珠擊中在簧片閥表面的一面或兩面的已選擇區域上使用夾具有益於產生無變形部分。不使用夾具而在簧片閥一面的整個表面實施珠擊過程可引起簧片閥的扭曲和變形。在簧片閥兩面的整個表面實施珠擊過程可減輕這種扭曲作用，但是簧片閥上還是會出現輕微的彎曲和變形。根據本發明的示例性實施方式，珠擊過程可改進機械性能，而且可增強對疲勞失效、腐蝕疲勞、應力腐蝕開裂、氫氣輔助開裂、摩擦腐蝕、磨傷、磨損和空化引起的腐蝕的抵抗性，以及因此可提供部分壽命的顯著增加。通過翻滾處理的通用的簧片閥的壓應力僅為大約_400Mpa(對於高碳熱處理軋制鋼)和_600Mpa(對於不鏽鋼)。根據本發明示例性實施方式中使用的媒介(珠粒)的種類，可實現較高的壓應力而不會產生部件的變形。以在2巴壓強下、20秒周期時間、採用玻璃珠為例，對於高碳熱處理軋制鋼可實現超過_730Mpa的壓應力。通常，在雜質可控的真空爐中處理過的高碳熱處理軋制鋼條，已經被用作壓縮機簧片閥的專用材料。有時也採用疲勞強度改進的不鏽鋼材料，但由於其高成本而沒有被廣泛使用。在示例性實施方式中，珠擊簧片可改進疲勞強度，從而使得有機會利用低成本高碳軋制鋼而代替更昂貴的不鏽鋼材料。表1示出了在示例性實施方式中，在利用夾具A和B、壓強為2.0-2.5巴和周期時間為20秒的情況下，使用不同尺寸的不同珠擊媒介進行珠擊處理之後，在厚度為0.512mm的插板鋼(簧片閥的片狀材料)上產生的壓應力的測量結果。可使用用於殘餘應力測量的X射線衍射法來測量壓應力。如表1所述，超過_730Mpa的相當高的壓應力可通過珠擊過程來實現。tableseeoriginaldocumentpage7表一圖11示出了表1100，其顯示了通過珠擊處理和翻滾處理之後，對於不鏽鋼簧片閥和插板鋼簧片閥的壓應力測量結果。在簧片閥經受抖動或簧片位移操作之前和之後，測量簧片閥的壓應力。圖11中的結果顯示了整個測量期間，簧片閥的具有最低損耗的一致的壓應力。與進行過翻滾處理的簧片閥相比較，該結果也表明利用珠擊過程處理過的簧片閥具有相對較高的可靠性和壓應力。圖6示出了根據本發明一個示例性實施方式的、在機器1中和在機器2中對簧片閥執行不同操作的流程圖，其中機器1中的操作用於在邊緣形成半徑，機器2中的操作用於產生壓應力。開始的操作包括檢測厚度602以防止多於一個的簧片閥被意外裝入，以及將簧片閥106裝到夾具上604。然後將夾具A和整體或單獨地形成的多個簧片閥604(在這裡為4個)所構成的組件600安裝在一起。夾具A和簧片閥604的組件600被放置進機器1中606，其中的操作包括用於珠擊608以在邊緣產生半徑的工作點1、用於吹氣610以吹走碎屑的工作點2以及用於將夾具A頂部和底部固定裝置組件與簧片閥604相分離612的工作點3，這些操作被順序執行20秒的周期時間。在示例性實施方式中，珠擊過程可通過一個噴嘴和夾具翻轉而在簧片閥604的頂面和底面順序執行。在一種替代的實施方式中，可通過在夾具上方使用一個噴嘴、在夾具下方使用另一噴嘴，而在簧片閥604表面的兩面同時或順序地執行珠擊過程，以縮短周期時間。接著，簧片閥604被移離機器1(606)並隨後被轉移到機器2進行加工。然後，夾具B和簧片閥604的組件614被安裝在一起。夾具B和簧片閥604的組件614隨後被放置進機器2中(616)，其中的操作包括用於珠擊5秒以產生壓應力(618)的工作點1、用於吹氣以吹走碎屑(620)的工作點2、用於清洗(622)的工作點3、用於吹氣(624)的工作點4和用於將夾具B的頂部和底部固定裝置組件與簧片閥604相分離(626)的工作點5，這些工作點的操作被順序執行。然後，簧片閥604被移離機器2(616)。圖7示出了組裝過程700(例如在進入機器1和/或機器2之前發生)，其中頂部夾具固定裝置702落下並且底部夾具固定裝置706升起以固定簧片閥704，它們被安裝在一起成為裝有待處理的簧片閥的組件708。在過程的結尾(例如在機器1和/或機器2的出口)，夾具和簧片閥704的組件708接著被分離，其中在分離過程710中，頂部夾具固定裝置702升起並且底部夾具固定裝置706落下。於是，簧片閥704可被轉移，同時頂部夾具固定裝置702和底部固定裝置706返回其初始位置以準備下一個組裝過程700。圖12示出了根據一個示例性實施方式的、片狀材料處理方法的流程圖1200。在步驟1202中，提供衝擊片狀材料的顆粒流。在步驟1204中，相對於顆粒流移動片狀材料，使得顆粒流衝擊片狀材料的所選區域。本領域技術人員應該理解，在不背離廣義上描述的本發明精神或範圍的情況下，可對示例性實施方式中所描述的用於珠擊過程的機械配置做多種變更和/修改。在本發明的示例性實施方式中，珠擊過程可有利地產生無凹痕部件。由於每個部件可分別地錘擊，因此所述示例性實施方式還可消除與翻滾簧片過程相關的問題，其中部件的敲擊是過程中固有的。因此，經過翻滾的簧片易於引起部件的刮傷與凹痕。圖8示出了根據本發明示例性實施方式的、簧片閥通過用不同的珠擊媒介進行珠擊處理後的光學顯微鏡200倍放大圖像，其表明了無凹痕部件。另外，翻滾簧片過程更多的是個隨機過程而且與時間非常相關。為了在邊緣實現一致的壓應力和半徑，需要長時間翻滾。由於可以控制參數分別珠擊各個部件，因此本發明的示例性實施方式可解決這種隨機問題。本發明的示例性實施方式中的珠擊過程可使用尺寸相對較小的媒介，例如半徑大約為0.253mm大小的玻璃珠。示例性實施方式可特別為微小的部件提供有效的處理過程，所述微小的部件例如為簧片吸、排放閥和其它包含大約0.5mm或低於0.5mm的小狹縫的設計。參照圖13，現將說明利用示例性實施方式處理過的片狀材料的一個應用實例，具體地，將描述壓縮機1300中的簧片閥。圖13中示出了用於密封氣體壓縮製冷的壓縮機1300的內部。壓縮機1300包括吸入管1302、抽吸消聲器1304和氣缸蓋1308。抽吸消聲器1304安裝在壓縮機1300的殼體1306之內。抽吸消聲器1304連接到氣缸蓋1308上，氣缸蓋1308內部具有抽吸集氣室1316和排放集氣室1314。抽吸集氣室1316接收低溫氣體，同時排放集氣室1314接收來自氣缸內腔(隱藏的)的高溫壓縮氣體。抽吸集氣室1316和排放集氣室1314分別通過抽吸簧片閥1315和排放簧片閥1317而連接到氣缸內腔(隱藏的)。通過製冷系統的用於排放高溫壓縮氣體的消聲器排放蓋1310和排放管1312，排放集氣室1314還連接到壓縮機1300的排放管道1318。本領域技術人員應該理解，只要不背離廣義上描述的本發明的精神或範圍，可對如具體實施方式中所示的本發明進行多種變更和/修改。因此，應該認為現有實施方式的所有方面為說明性的，而非限制性的。權利要求一種處理片狀材料的方法，所述方法包括以下步驟提供用於衝壓所述片狀材料的顆粒流；以及相對於所述顆粒流移動所述片狀材料，從而使得所述顆粒流衝壓所述片狀材料的已選擇區域。2.如權利要求1所述的方法，還包括使用具有暴露區域的掩膜，所述暴露區域對應於所述片狀材料的關鍵區域。3.如權利要求2所述的方法，其中所述掩膜與所述片狀材料一起相對於所述顆粒流移動，從而使得所述顆粒流衝壓所述片狀材料的已選擇區域。4.如前述權利要求中任何一項所述的方法，其中所述片狀材料的已選擇區域包括一個或多個狹縫區域。5.如前述權利要求中任何一項所述的方法，其中所述片狀材料的已選擇區域包括一個或多個最大負載部分區域。6.如權利要求4和5所述的方法，其中第一掩膜限定了一個或多個掩蔽狹縫以進行所述一個或多個狹縫區域的珠擊，第二掩膜限定了一個或多個最大負載掩蔽區域以進行所述一個或多個最大負載部分區域的珠擊，以及所述方法包括使用所述第一掩膜和所述第二掩膜。7.如權利要求6所述的方法，還包括通過衝壓顆粒流而去除所述狹縫的切割邊緣的毛刺。8.如權利要求6或7所述的方法，還包括為所述最大負荷承載區域提供殘餘壓應力。9.如前述權利要求中任何一項所述的方法，其中所述顆粒包括玻璃珠、鋼珠、不鏽鋼珠、不鏽鋼網格、鐵粉和氧化鋁中的一種。10.如權利要求9所述的方法，其中所述顆粒的大小在大約0.05mm到大約2.8mm的範圍之內。11.如前述權利要求中的任何一項所述的方法，其中所述片狀材料包括簧片閥。12.一種用於處理片狀材料的系統，所述系統包括顆粒源，提供用於衝壓所述片狀材料的顆粒流；以及裝置，用於相對於所述顆粒流移動所述片狀材料，從而使得所述顆粒流衝壓所述片狀材料的已選擇區域。13.如權利要求12所述的系統，還包括具有暴露區域的掩膜，所暴露區域對應於所述片狀材料的關鍵區域。14.如權利要求12或13所述的系統，其中用於移動所述片狀材料的裝置包括X-Y臺。15.如權利要求12-14中任何一項所述的系統，其中所述顆粒源包括散布在壓縮液體排放中的顆粒。16.一種包括經如權利要求1-11中任何一項所述的方法處理過的簧片閥的片狀材料。17.一種包含片狀材料的壓縮機裝置，所述片狀材料包括如權利要求16所述的簧片閥。全文摘要提供了一種用於處理片狀材料的方法和系統。所述方法包括以下步驟提供用於衝壓所述片狀材料的顆粒流；以及相對於所述顆粒流移動所述片狀材料，從而使得所述顆粒流衝壓所述片狀材料的已選擇區域。文檔編號F16K15/00GK101801607SQ200980100422公開日2010年8月11日申請日期2009年5月27日優先權日2008年6月24日發明者關豪銓,細井猛史,陳嘉麗申請人:松下電器產業株式會社