機(jī)械密封SiC環(huán)泵送槽凸模壓制成型的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、自上世紀(jì)中后期以來，對機(jī)械密封環(huán)端面進(jìn)行不同的織構(gòu)研究，一直是相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜易分鸬臒狳c(diǎn)。在密封環(huán)端面進(jìn)行微凹腔和泵送槽的織構(gòu)，對其摩擦性能、密封性能及使用壽命都有重要影響。本課題組采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“單脈沖同點(diǎn)間隔多次”激光加工工藝，可對各種微凹腔和泵送槽進(jìn)行高質(zhì)量的激光加工，但是泵送槽的加工耗時(shí)多、效率低，因此，泵送槽的加工方法成為制約該技術(shù)大面積推廣使用的一個(gè)瓶頸。
　　本文在碳化硅密封環(huán)無壓燒結(jié)成型過程中，提出采用凸模壓制

2、機(jī)械密封環(huán)泵送槽的成型工藝，針對壓制過程中上沖模和下沖模的不同受力狀況及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在其端面分別設(shè)置螺旋小塊，并進(jìn)行相應(yīng)數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究。另外為進(jìn)一步驗(yàn)證凸模壓制泵送槽工藝的可行性和可靠性，還對壓制后坯體的硬度、燒結(jié)后泵送槽的收縮率等進(jìn)行了相應(yīng)分析。
　　首先，本文對碳化硅機(jī)械密封環(huán)的壓制成型過程進(jìn)行了初步理論分析，基于此選擇ABAQUS軟件中擴(kuò)展的線性Drucker-Prager模型，對壓制無泵送槽密封環(huán)、上沖模增設(shè)螺旋小塊壓制

3、密封環(huán)、下沖模增設(shè)螺旋小塊壓制密封環(huán)進(jìn)行了模擬計(jì)算，揭示了不同模具結(jié)構(gòu)在壓制過程中對其本身和粉末料受力的影響規(guī)律。在無泵送槽的密封環(huán)粉末料壓制過程中，分析了不同位置粉末料的位移變化以及影響粉末料受力的各個(gè)因素。通過模擬上沖模和下沖模增設(shè)螺旋小塊時(shí)的受力分布，分別得出了螺旋小塊的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)、粉末料受力最小值和最大值區(qū)域。另外，從模具和粉末料的受力情況出發(fā)，經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)下沖模增設(shè)螺旋小塊比上沖模增設(shè)螺旋小塊受力更加均勻。
　　其次，

4、開展泵送槽的凸模壓制成型工藝試驗(yàn)研究。用AB膠把線切割好的螺旋小塊粘貼在上沖模下端面，在YJ-450液壓成型機(jī)上進(jìn)行密封環(huán)泵送槽壓制成型試驗(yàn)，最終得出最佳螺旋小塊的結(jié)構(gòu)參數(shù)，其中脫模斜度和模擬結(jié)果大體吻合，過渡圓角和模擬結(jié)果存在一定差異。根據(jù)碳化硅粉末料的特點(diǎn)及泵送槽的形貌要求配制出兩種較優(yōu)脫模劑組合，并分析了其他脫模劑不能滿足使用要求的原因。加壓速度及保壓時(shí)間對脫模效果無太大影響，但卸載速度影響較大。另外，使用HXD-1000TMB顯

5、微硬度計(jì)測量碳化硅坯體的上下端面硬度，經(jīng)整理得出上沖模增設(shè)螺旋小塊對壓制出的坯體上下端面硬度無明顯影響。
　　最后，把原來的下沖模改為由型芯和基座兩部分組成，采用課題組提出的保壓抽芯法在YJ-450液壓成型機(jī)上進(jìn)行密封環(huán)圓弧泵送槽壓制成型試驗(yàn)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):脫模斜度對槽的成型影響很小，主要是型芯上端面過渡圓角和抽芯方法對其影響較大。利用面積計(jì)算方法和ABAQUS軟件對基座進(jìn)行了受力分析，重新設(shè)計(jì)了基座的結(jié)構(gòu)。另外，經(jīng)過對比分析，發(fā)現(xiàn)