本發(fā)明涉及一種用于商用車輛的空氣壓縮機的空氣壓縮機殼體，其中所述空氣壓縮機被構(gòu)造成向所述車輛的氣動系統(tǒng)供應加壓空氣，所述殼體包括曲軸部分和氣缸殼體部分，其中所述曲軸部分被構(gòu)造成支撐曲軸，所述曲軸被構(gòu)造成圍繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)，其中所述氣缸殼體部分具有內(nèi)壁，所述內(nèi)壁被構(gòu)造成可滑動地支撐活塞頭，以在沖程軸線的方向上沿著所述氣缸殼體部分的所述內(nèi)壁上下移動，其中所述內(nèi)壁包括過共晶鋁合金或由過共晶鋁合金組成。

背景技術(shù)：

1、通常在汽車工業(yè)中，特別是在商用車輛中，對減少車輛車隊中的二氧化碳排放的需求日益增加。就這一點而言，已建立的方法是在整個車輛上努力減輕重量，這可能導致較低的燃料消耗并因此減少排放。制造商已經(jīng)通過在可能的情況下采用輕質(zhì)合金遵循該路線。特別地，制造商已經(jīng)嘗試用鋁或其它非鐵金屬合金代替鑄鐵材料。

2、在空氣壓縮機領域中，從de?10?2014?013?442?a1已知由鋁合金制造空氣壓縮機殼體。de?10?2014?013?442?a1提出使用多種鋁合金，即al?si9?cu3（f2）、al?si12?cu?nimg或過共晶鋁合金al?si17?cu4?mg。

3、雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述已知的合金對于作為空氣壓縮機殼體的材料的專用用途通常工作良好，但是仍然期望進一步的改進。特別地，期望改進空氣壓縮機殼體的耐磨性，特別是在氣缸殼體部分的區(qū)域中。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的是改進上述類型的空氣壓縮機殼體，特別是關(guān)于耐磨性。

2、本發(fā)明通過提出對于最初提到的類型的空氣壓縮機殼體采用過共晶鋁合金來實現(xiàn)該目的，所述過共晶鋁合金含有以下合金組分中的至少一種，優(yōu)選兩種：1.0重量%以下的銅，1.5重量%以上的鎂，0.5重量%以上的鎳。

3、應當理解的是，在上面的列表中和在將要出現(xiàn)的列表中，鋁和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成合金組合物的剩余部分，以達到100重量%。

4、已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，單獨或一起使用上述量的合金組分對材料的硬度和耐磨性具有積極影響。與先前用于空氣壓縮機殼體的現(xiàn)有技術(shù)鋁合金相比，增加的硬度是改進材料內(nèi)的硅沉積的構(gòu)造的結(jié)果，其形成受到合金組分的影響。

5、在優(yōu)選實施例中，過共晶鋁合金優(yōu)選地除了上文特別指出的銅之外還含有0.5重量%以上的鎳（ni）。將鎳與上述合金組分結(jié)合，特別是至少與銅結(jié)合，會提供在升高的溫度下的增加的強度。

6、在另一優(yōu)選實施例中，過共晶鋁合金的銅含量范圍為0.85重量%至1.0重量%，優(yōu)選在0.9重量%至1.0重量%。

7、在另一優(yōu)選實施例中，鎂含量在1.5重量%和2.0重量%之間，優(yōu)選在1.75重量%和1.95重量%之間。

8、在另一優(yōu)選實施例中，鎳含量在0.5重量%和1.0重量%之間，優(yōu)選在0.6重量%和0.8重量%之間，進一步優(yōu)選在0.65重量%和0.75重量%范圍之間，特別優(yōu)選為0.712重量%。

9、在另一優(yōu)選實施例中，過共晶鋁合金含有小于17重量%，優(yōu)選在15.9重量%至16.1重量%的范圍內(nèi)，進一步優(yōu)選在16.0重量%至16.05重量%范圍內(nèi)的硅。

10、在另一優(yōu)選實施例中，過共晶鋁合金含有1.0重量%以下，優(yōu)選0.25重量%以下，進一步優(yōu)選0.15重量%至0.2重量%之間的鐵。

11、在另一優(yōu)選實施例中，過共晶鋁合金含有以下一種、多種或所有組分的痕量：鈦（ti）、鋯（zn）、錫（sn）、鉛（pb），優(yōu)選各自小于0.1重量%，進一步優(yōu)選小于0.05重量%。

12、在另一優(yōu)選實施例中，過共晶鋁合金含有大于0.3重量%，優(yōu)選在0.4-0.75重量%范圍內(nèi)的錳作為合金組分。

13、在另一優(yōu)選實施例中，氣缸殼體部分的內(nèi)壁包括珩磨表面，該珩磨表面具有以下表面特性中的一個、多個或全部：

14、-核心粗糙度（rk）在1.0μm至2.0μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在1.6μm至1.8μm的范圍內(nèi)，

15、-減小的峰高度（rpk）為0.8.m以下，

16、-減小的谷深度（rvk）在0.4μm至4.0μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.9μm至1.2μm的范圍內(nèi)，

17、-在粗糙度核心區(qū)域的上限處，最小材料比（mr1）在12％以下的范圍內(nèi)，優(yōu)選在6％至10％的范圍內(nèi)，

18、-在粗糙度核心區(qū)域的下限處，最大材料比（mr2）在55％至88％的范圍內(nèi)，優(yōu)選在85％至87％的范圍內(nèi)，

19、-珩磨角度（α）在20°至30°的范圍內(nèi)，優(yōu)選在24°至26°的范圍內(nèi)。

20、在本文中，上文用于表面特性和底層測量方式的術(shù)語應理解為根據(jù)iso13565-2實施。

21、已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將內(nèi)壁的表面珩磨至上述表面特性，特別是結(jié)合上面進一步描述的優(yōu)選實施例的過共晶鋁合金，該表面獲得含有si顆粒的有益隔離的表面結(jié)構(gòu)，其中與諸如de?10?2014?013?442?a1中討論的現(xiàn)有技術(shù)鋁合金相比，si顆粒的形狀、尺寸和濃度導致改進的耐磨性。

22、在另一優(yōu)選實施例中，曲軸部分和氣缸殼體部分一體地形成，優(yōu)選地鑄造為一件。在鑄造材料固化之后，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的合金已經(jīng)產(chǎn)生有益的硬度，并且仍然允許表面加工，例如如本文以上優(yōu)選實施例中所述的珩磨。在優(yōu)選實施例中，如果鋁合金經(jīng)受熱處理，則可以實現(xiàn)硬度的進一步提高。特別地，鋁合金優(yōu)選經(jīng)受多相熱處理。

23、在一個優(yōu)選的實施例中，鋁合金在第一階段中經(jīng)受淬火程序，該淬火程序包括在525℃+/-5℃的溫度下固溶該合金5小時至7小時的時間段，優(yōu)選6小時，并且隨后優(yōu)選在水或含水介質(zhì)中淬火該合金。

24、進一步優(yōu)選地，然后使鋁合金在第二相中經(jīng)受時效硬化，即沉淀硬化，其包括將合金加熱到160℃+/-10℃持續(xù)5到7小時，優(yōu)選持續(xù)6小時，然后優(yōu)選通過空氣冷卻合金。

25、在另一優(yōu)選實施例中，氣缸殼體部分包括圍繞殼體部分周向延伸的第一多個向外突出的肋，以及沿著殼體部分縱向延伸的第二多個向外突出的肋，該第二多個向外突出的肋至少基本上平行于由氣缸殼體部分限定的沖程軸線。在基本上平行的情況下，根據(jù)本發(fā)明，相對于沖程軸線的0°+/-2°的偏差，即，替代地，1°+/-1°的偏差應被理解為在平行的范圍內(nèi)。

26、在另一優(yōu)選實施例中，曲軸部分包括多個向外突出的肋，該多個向外突出的肋沿著曲軸部分縱向延伸，至少基本上平行于由曲軸部分限定的曲軸軸線。

27、上面描述的用于氣缸殼體部分和曲軸部分的肋有益地起到雙重功能，即在一方面用作冷卻肋，同時還用作附加的加強結(jié)構(gòu)，以最小化空氣壓縮機殼體在負載和溫度下的不期望的變形。

28、在另一優(yōu)選實施例中，氣缸殼體部分包括：相對于曲軸部分的遠端，換句話說，該遠端是氣缸殼體部分的最遠離曲軸部分的端部；以及并且在沖程軸線的方向上的從曲軸軸線延伸到該遠端的總長度，其中該遠端包括凸緣，該凸緣在沖程軸線的縱向方向上的凸緣厚度在該總長度的11％至15％的范圍內(nèi)，優(yōu)選為13％。

29、上文已經(jīng)關(guān)于空氣壓縮機殼體本身在第一方面描述了本發(fā)明。在第二方面，本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)空氣壓縮機殼體的方法，特別是根據(jù)本文上述優(yōu)選實施例中的任一個的空氣壓縮機殼體。

30、第二方面的方法通過包括以下步驟來實現(xiàn)最初陳述的目的：將熔融的過共晶鋁合金鑄造到例如模具中；以及在例如模具中固化鑄造的過共晶鋁合金，其中過共晶鋁合金含有以下合金組分中的至少一種，并且優(yōu)選兩種：

31、-1.0重量%以下的銅（cu），

32、-1.5重量%以上的鎂（mg）。

33、利用第一方面的空氣壓縮機殼體實現(xiàn)的益處同時也是第二方面的方法的益處。第一方面的空氣壓縮機殼體的優(yōu)選實施例同時也是第二方面的方法的優(yōu)選實施例，反之亦然，這就是為什么參考以上描述以避免不必要的重復。

34、特別地，在第二方面的方法中使用的過共晶鋁合金具有如上文所述的關(guān)于第一方面的特性。

35、在優(yōu)選實施例中，殼體包括氣缸殼體部分，其中氣缸殼體部分具有被構(gòu)造成可滑動地支撐活塞頭的內(nèi)壁，并且該方法包括將內(nèi)壁的表面珩磨成使得表面獲得以下特性中的一個、多個或全部的步驟：

36、-核心粗糙度（rk）在1.0μm至2.0μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在1.6μm至1.8μm的范圍內(nèi)，

37、-減小的峰高度（rpk）在0.8.m以下，

38、-減小的谷深度（rvk）在0.4μm至4.0μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.9μm至1.2μm的范圍內(nèi)，

39、-在粗糙度核心區(qū)域的上限處，最小材料比（mr1）在12％以下的范圍內(nèi)，優(yōu)選在6％至10％的范圍內(nèi)，

40、-在粗糙度核心區(qū)域的下限處，最大材料比（mr2）在55％至88％的范圍內(nèi)，優(yōu)選在85％至87％的范圍內(nèi)，

41、-珩磨角度（α）在20°至30°的范圍內(nèi)，優(yōu)選在24°至26°的范圍內(nèi)。

42、優(yōu)選地，利用柔性珩磨刀具并且通過使用一組操作參數(shù)來執(zhí)行珩磨，該刀具特別地包括碳化硅頭，其中操作參數(shù)包括以下中的一個、多個或全部：

43、-珩磨刀具粒度（g）在120至240的范圍內(nèi)，優(yōu)選180，

44、-旋轉(zhuǎn)速度（sr）在800rpm至1200rpm范圍內(nèi)，優(yōu)選1000rpm，

45、-優(yōu)選豎直的沖程進給（fs）在20mm/s至40mm/s的范圍內(nèi)，優(yōu)選25mm/s。

46、在另一方面，本發(fā)明還涉及含有以下合金組分中的至少一種，優(yōu)選兩種的過共晶鋁合金的用途：

47、-1.0重量%以下的銅（cu），

48、-1.5重量%以上的鎂（mg），

49、以生產(chǎn)用于商用車輛的空氣壓縮機的空氣壓縮機殼體，特別是上面關(guān)于第一方面描述的任何一個優(yōu)選實施例的空氣壓縮機殼體。

50、該用途優(yōu)選在如上文針對第二方面所述的方法內(nèi)實施。

51、根據(jù)第三方面的用途共享第一方面和第二方面的益處和優(yōu)選實施例，反之亦然，這就是為什么再次參考上文的描述以避免不必要的重復。

52、用于上述三個方面中的每一個的特別優(yōu)選的過共晶鋁合金含有以下合金組分：

53、-1.0重量%以下，優(yōu)選在0.9重量%和1.0重量%之間的范圍內(nèi)的銅（cu）。

54、-1.0重量%以上，優(yōu)選在1.75重量%和1.95重量%之間的鎂（mg），和

55、-0.5重量%以上，優(yōu)選在0.6重量%和0.8重量%之間的鎳（ni）。

56、應當理解，鋁和痕量的其它組分，例如不可避免的雜質(zhì)以及示例性地但不限于上文提到的其它組分，形成組合物的剩余部分，以達到100重量%。