微孔高温合金蜂窝半正六边形波纹结构制造工艺研究

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1、硕士学位论文微孔高温合金蜂窝半正六边形波纹结构制造工艺研究RESEARCHONMANUFACTURINGPROCESSOFTHEMICROPOROUSSUPERALLOYHONEYCOMBSEMI-HEXAGONALCORRUGATEDSTRUCTURE钟波哈尔滨工业大学2014年12月国内图书分类号：TH162+.1学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文微孔高温合金蜂窝半正六边形波纹结构制造工艺研究硕士研究生：钟波导师：杨小平副教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：深圳

2、研究生院答辩日期：2014年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH162+.1U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMANUFACTURINGPROCESSOFTHEMICROPOROUSSUPERALLOYHONEYCOMBSEMI-HEXAGONALCORRUGATEDSTRUCTURECandidate：ZhongBoSupervisor：AssociateProf.YangXiaoping

3、AcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械，在航空、船舶及核、火电等领域有广泛应用。汽

4、轮机的密封性与高温蒸汽的利用率及生产安全紧密相关，传统的梳齿密封方式因自身缺陷已经无法满足现代汽轮机的工作要求，近年来逐渐被性能更优异的蜂窝密封所取代。但国内制造的密封蜂窝质量不佳，产品供应和技术支持受制于外国始终制约着我国轮机产业。本文以镍基高温合金GH536为微孔金属蜂窝基体材料，系统研究密封用微孔蜂窝半正六边形波纹结构的成形工艺和蜂窝带组装方法。在明确基体材料特性、蜂窝应用场合和质量要求的基础上，根据金属塑性成形原理和成形过程力学分析得到仿真计算过程中各关键参数的选取依据。运用有限元分析和实际验证相结合的方

5、法，通过仿真分析得到滚压成形方法关键部件成形辊的齿顶棱边倒角和齿数等优化几何参数，以此为依据设计出相应的成形装置。通过滚压成形验证，对所研制的成形装置改进优化，结果表明，滚压法成形箔片过程中箔片两侧面受力程度不同，成形出的蜂窝半正六边形波纹结构整体局部弯曲，单齿侧面尺寸不对称，难以组装出合格蜂窝。在分析滚压成形方式所存在不足的基础上，针对性地研究了半正六边形波纹结构的冲压成形方法，通过有限元数值模拟仿真分析得到凸凹模的优化结构形式和齿廓棱边倒角、邻边夹角等设计参数，以此为依据设计冲压模，并进行冲压成形验证，然后再

6、根据验证结果对模具进行优化，结果表明，冲压法制造的蜂窝半正六边形波纹结构整体平直，单齿对称，邻边夹角接近理想值，能满足设计要求。以验证过程和结果为依据，对基于滚压法和冲压法的微孔金属蜂窝成形方式进行了综合比较分析，指出了各自的优缺点及对产品质量的影响，并在此基础上选择冲压成形件对微孔金属蜂窝成形工艺进行了优化设计。本文最后还对基于激光焊接法的微孔金属蜂窝带的组装过程进行了研究，通过焊接组装实验验证了半正六边形波纹结构的成形质量要求，制造出了长度为20mm的蜂窝带样件。关键词：微孔蜂窝；有限元分析；成形工艺；组装工

7、艺-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTurbineisakindofrotarypowermachinewhichconvertedsteamenergyintomechanicalpower,andhasbeenwidelyusedintheaviation,marine,nuclear,thermalpowerandotherfields.Tightnessofturbineiscloselyrelatedwithutilizationofhightemperaturesteamandpro

8、ductsafety,thetraditionalcomb-sealingmethodwhichcannotmeettheworkrequirementsofamodernsteamturbineforsomecorruptpractices,hasbeenrepliedbythemetallichoneycombstructurewhichperfectexcellen