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

1、自上世紀中后期以來，對機械密封環(huán)端面進行不同的織構研究，一直是相關領域專家追逐的熱點。在密封環(huán)端面進行微凹腔和泵送槽的織構，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權的“單脈沖同點間隔多次”激光加工工藝，可對各種微凹腔和泵送槽進行高質量的激光加工，但是泵送槽的加工耗時多、效率低，因此，泵送槽的加工方法成為制約該技術大面積推廣使用的一個瓶頸。
　　本文在碳化硅密封環(huán)無壓燒結成型過程中，提出采用凸模壓制

2、機械密封環(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構特點，在其端面分別設置螺旋小塊，并進行相應數(shù)值模擬和試驗研究。另外為進一步驗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、燒結后泵送槽的收縮率等進行了相應分析。
　　首先，本文對碳化硅機械密封環(huán)的壓制成型過程進行了初步理論分析，基于此選擇ABAQUS軟件中擴展的線性Drucker-Prager模型，對壓制無泵送槽密封環(huán)、上沖模增設螺旋小塊壓制

3、密封環(huán)、下沖模增設螺旋小塊壓制密封環(huán)進行了模擬計算，揭示了不同模具結構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因素。通過模擬上沖模和下沖模增設螺旋小塊時的受力分布，分別得出了螺旋小塊的最佳結構參數(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)，經過對比發(fā)現(xiàn)下沖模增設螺旋小塊比上沖模增設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液壓成型機上進行密封環(huán)泵送槽壓制成型試驗，最終得出最佳螺旋小塊的結構參數(shù)，其中脫模斜度和模擬結果大體吻合，過渡圓角和模擬結果存在一定差異。根據碳化硅粉末料的特點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、微硬度計測量碳化硅坯體的上下端面硬度，經整理得出上沖模增設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液壓成型機上進行密封環(huán)圓弧泵送槽壓制成型試驗，經研究發(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。利用面積計算方法和ABAQUS軟件對基座進行了受力分析，重新設計了基座的結構。另外，經過對比分析，發(fā)現(xiàn)