机械密封SiC环泵送槽凸模压制成型的数值模拟及试验研究.pdf

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1、机械密封SiC环泵送槽凸模压制成型的数值模拟及试验研究AnalyticalandExperimentalInVestigationofPumpingGrooVesinMechanicalSealIUngsofSiCbyPunchPressingForming2014年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文

2、的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：夫／孝廖>D／仵钼／D同，I’，’’，学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电

3、子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密。学位论文作者签名：吏／专指导教师签名z。7峰6月／。日)。／忙摘要自上世纪中后期以来，对机械密封环端面进行不同的织构研究，一直是相关领域专家追逐的热点。在密封环端面进行微凹腔和泵送槽的织构，对其摩擦性能、密封性能及使用寿命都有重要影响。本课题组采用具有自主知识产权的“单脉冲同点间隔多次”激光加工工艺，可对各种微凹腔和泵送槽进行高质量的激光加工，但是泵送槽的加工耗时多、效率低，

4、因此，泵送槽的加工方法成为制约该技术大面积推广使用的一个瓶颈。本文在碳化硅密封环无压烧结成型过程中，提出采用凸模压制机械密封环泵送槽的成型工艺，针对压制过程中上冲模和下冲模的不同受力状况及结构特点，在其端面分别设置螺旋小块，并进行相应数值模拟和试验研究。另外为进一步验证凸模压制泵送槽工艺的可行性和可靠性，还对压制后坯体的硬度、烧结后泵送槽的收缩率等进行了相应分析。首先，本文对碳化硅机械密封环的压制成型过程进行了初步理论分析，基于此选择ABAQUS软件中扩展的线性Dmcke卜Prager模型，对压制无泵送槽密封环、上冲

5、模增设螺旋小块压制密封环、下冲模增设螺旋小块压制密封环进行了模拟计算，揭示了不同模具结构在压制过程中对其本身和粉末料受力的影响规律。在无泵送槽的密封环粉末料压制过程中，分析了不同位置粉末料的位移变化以及影响粉末料受力的各个因素。通过模拟上冲模和下冲模增设螺旋小块时的受力分布，分别得出了螺旋小块的最佳结构参数、粉末料受力最小值和最大值区域。另外，从模具和粉末料的受力情况出发，经过对比发现下冲模增设螺旋小块比上冲模增设螺旋小块受力更加均匀。其次，开展泵送槽的凸模压制成型工艺试验研究。用AB胶把线切割好的螺旋小块粘贴在上冲

6、模下端面，在YJ．450液压成型机上进行密封环泵送槽压制成型试验，最终得出最佳螺旋小块的结构参数，其中脱模斜度和模拟结果大体吻合，过渡圆角和模拟结果存在一定差异。根据碳化硅粉末料的特点及泵送槽的形貌要求配制出两种较优脱模剂组合，并分析了其他脱模剂不能满足使用要求的原因。加压速度及保压时间对脱模效果无太大影响，但卸载速度影响较大。另外，使用HXD．1000TMB显微硬度计测量碳化硅坯体的上下端面硬度，经整理得出上冲模增设螺旋小块对压制出的坯体上下端面硬度无明显影响。最后，把原来的下冲模改为由型芯和基座两部分组成，采用课

7、题组提出的保压抽芯法在YJ．450液压成型机上进行密封环圆弧泵送槽压制成型试验，经研究发现：脱模斜度对槽的成型影响很小，主要是型芯上端面过渡圆角和抽芯方法对其影响较大。利用面积计算方法和ABAQUS软件对基座进行了受力分析，重新设计了基座的结构。另外，经过对比分析，发现凸模压制出的对数螺旋槽和保压抽芯制备的圆弧泵送槽，经烧结后的收缩率与坯体整体收缩率一致。关键字：机械密封环泵送槽，凸模压制成型，数值模拟，模具结构IIABSTRACTFrommemiddleoflastcenturytonoW，itisalwaysre

8、searchfocusofprofessionalsaUoVertheworldthatdi任．erentsurf．acetexturingtechnologiesisusedslidingf-acesofmechallicalsealrings，micro-poresandpumpinggrooVesonsealingfacehasimpor