機(jī)械密封環(huán)表面泵送槽的凸模壓制成形技術(shù)研究.pdf

1、新型零泄漏高性能機(jī)械密封在減小端面間的摩擦磨損的同時可以實(shí)現(xiàn)密封介質(zhì)的零(或少)泄露，其產(chǎn)業(yè)化可以解決傳統(tǒng)機(jī)械密封頻繁失效造成的泄露和環(huán)境污染等問題。但目前仍然沒有理想的方法快速高效地加工新型零泄漏密封環(huán)表面泵送槽，泵送槽的成型成為制約其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的最大瓶頸。
　　其中激光加工技術(shù)成型泵送槽，存在耗時長、成本高的特點(diǎn)；凸模壓制成型端面槽，雖然高效、低成本，但仍存在槽邊緣粘膜的缺陷。為此，本文采用保壓抽芯凸模壓制法實(shí)現(xiàn)宏觀泵送槽的成

2、型，在此基礎(chǔ)上，并對其成型實(shí)驗(yàn)及素坯的燒結(jié)實(shí)驗(yàn)開展研究，主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　首先，對粉末壓制成型過程的基本理論及力進(jìn)行分析和研究，介紹了粉末顆粒壓制成型過程中出現(xiàn)的拱橋效應(yīng)和壓坯回彈效應(yīng)；對素坯在燒結(jié)過程中進(jìn)行分析，并且闡述了表面張力作為燒結(jié)驅(qū)動力在宏觀和微觀上的表現(xiàn)形式，為后續(xù)粉料成型及燒結(jié)實(shí)驗(yàn)研究提供理論基礎(chǔ)。
　　其次，分析了保壓抽芯凸模壓制密封環(huán)泵送槽的基本原理，并根據(jù)其原理及密封環(huán)幾何形狀設(shè)計了浮動式粉末

3、壓制模具結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：該成型模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好、泵送槽壓制成功率高，且泵送槽輪廓清晰、邊緣無脫落開裂現(xiàn)象；對比無槽壓坯和端面帶有泵送槽的壓坯發(fā)現(xiàn)，端面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓坯壓制后整體的回彈率較低；同時隨著壓制力的增大，壓坯所受側(cè)壓力增大，由于密封環(huán)受到外摩擦力的影響，壓坯外徑回彈率大于內(nèi)徑回彈率，凹槽的回彈率大于密封環(huán)本身的回彈率。
　　然后，針對不同結(jié)構(gòu)泵送槽型的素坯進(jìn)行燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，從表面張力的角度分析了素坯泵送槽型結(jié)構(gòu)對密封環(huán)燒結(jié)體收

4、縮性能的影響機(jī)制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：密封環(huán)在燒結(jié)過程中的收縮率與凹槽的彎曲弧度有很大關(guān)系，隨著凹槽彎曲弧度的增大，所受表面張力越大，凹槽向內(nèi)收縮所受驅(qū)動力也越大，所以三種槽型中橢圓型槽在徑向和周向上的收縮率最大，圓弧型槽次之，螺旋型槽的收縮率最??；泵送槽的收縮率大于密封環(huán)的內(nèi)外徑的收縮率，并且槽型的面積越大，密封環(huán)的內(nèi)外徑收縮相對越??；凹槽徑向方向的收縮率大于周向方向的收縮率；由于重力作用的影響，密封環(huán)在軸向方向的收縮率大于在徑向方向的收縮

5、率。
　　最后，將壓制后的素坯進(jìn)行無壓固相燒結(jié)，研究了燒結(jié)工藝中添加劑(石墨、酚醛樹脂、碳化硼)對試樣致密性、燒結(jié)尺寸的影響規(guī)律，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：添加劑的含量對燒結(jié)后密封環(huán)的密度、失重率和內(nèi)外徑收縮率都有較大的影響，適量的添加劑能夠提高密封環(huán)的體積密度、降低密封環(huán)燒結(jié)收縮變形；利用掃面電子顯微鏡(SEM)觀察了不同顆粒級配比下的密封環(huán)斷面形貌，研究了及碳化硅顆粒級配比對燒結(jié)體致密性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：純微米級碳化硅顆粒之間容易形成封閉