【摘要】：與傳統(tǒng)機(jī)械壓力成形技術(shù)相比較,熱等靜壓技術(shù)成形的產(chǎn)品性能均勻、致密性高,為生產(chǎn)耐酸、耐磨損、耐高溫等的機(jī)械構(gòu)件提供了新的途徑。本文采用有限元模擬方法對(duì)不銹鋼粉末熱等靜壓成形過(guò)程的致密規(guī)律及其包套設(shè)計(jì)等展開(kāi)研究。本文采用Shima屈服準(zhǔn)則描述不銹鋼粉末材料本構(gòu)關(guān)系和Von-Mises屈服準(zhǔn)則描述包套材料本構(gòu)關(guān)系,利用Marc有限元軟件中的熱機(jī)耦合模型對(duì)圓柱體粉末熱等靜壓成形過(guò)程進(jìn)行了建模,分析確定了數(shù)值模擬模型中不銹鋼粉末的參數(shù)。對(duì)多組不同溫度和壓力下的等靜壓成形過(guò)程進(jìn)行了模擬,模擬結(jié)果表明,粉末體的平均相對(duì)密度隨著保溫溫度的增加及保壓壓力的增加而增加。結(jié)合實(shí)際熱等靜壓設(shè)備的條件和材料特性,對(duì)上述熱等靜壓成形過(guò)程的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得到最佳工藝參數(shù)為溫度1050℃和壓力140MPa。在最佳工藝條件下,圓柱體樣件的相對(duì)密度最高達(dá)到0.9878。密度分布的結(jié)果表明,在壓力和溫度的共同作用下,粉末體和包套整體發(fā)生不均勻收縮,包套頂端中心部分軸向收縮最大,包套中間部分徑向收縮最大,棱角處整體收縮最小。包套材料的選擇和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接影響了熱等靜壓成形過(guò)程的實(shí)現(xiàn),因此要選擇合適的包套材料和設(shè)計(jì)合理的包套結(jié)構(gòu)是十分重要的。根據(jù)包套厚度的取值范圍,設(shè)計(jì)了1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm不同的包套厚度,包套的材料為304不銹鋼。在最佳保壓壓力140MPa和保溫溫度1050℃條件下,對(duì)粉末體熱等靜壓成形過(guò)程進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果表明在不同包套厚度下,粉末體的收縮量都小于13.0%。此外,模擬中發(fā)現(xiàn)包套棱角處應(yīng)盡量避免直角而設(shè)計(jì)成圓角,可降低包套的抗變形能力,能夠促使包套徑向均勻收縮,提高粉末體的相對(duì)密度及其均勻分布。根據(jù)對(duì)簡(jiǎn)單柱狀樣件模擬后獲得的理想的工藝條件和包套結(jié)構(gòu),結(jié)合整體葉盤(pán)的形狀特點(diǎn),設(shè)計(jì)了整體葉盤(pán)的包套結(jié)構(gòu)。與簡(jiǎn)單柱狀樣件不同,整體葉盤(pán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,特別是葉片比較薄,包套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中添加了剛性型芯鑲塊,以保證葉片的形狀。模擬結(jié)果表明由于型芯鑲塊的添加和特殊位置邊界條件的設(shè)置,整體葉盤(pán)收縮不均勻,但仍保持線性收縮,未發(fā)生畸變,葉片仍能保持原來(lái)的形狀,方便后期的機(jī)械加工。在型芯鑲塊附近,鑲塊阻礙了粉末體的收縮,使鑲塊附近粉末體相對(duì)密度較低。雖然有些部位相對(duì)密度已經(jīng)達(dá)到100%,但是相對(duì)密度分布不均勻,粉末體的收縮未達(dá)到理想的尺寸,需要進(jìn)一步修改包套結(jié)構(gòu)以提高粉末體的相對(duì)密度分布的均勻性。本文從簡(jiǎn)單柱狀件到整體葉盤(pán)復(fù)雜件,實(shí)現(xiàn)了從工藝條件與包套結(jié)構(gòu)對(duì)不銹鋼粉末熱等靜壓成形過(guò)程的數(shù)值模擬,并對(duì)其致密規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的分析,為復(fù)雜零件的熱等靜壓生產(chǎn)中工藝條件制定及其包套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。
【圖文】：

第１章緒論邐逡逑的生產(chǎn)，另外其技術(shù)生產(chǎn)的構(gòu)件仍需要熱等靜壓技術(shù)方法加工才能滿足實(shí)逡逑用需要。而熱等靜壓技術(shù)集成和發(fā)展了冷等靜壓成形和粉末冶金的優(yōu)點(diǎn)，逡逑產(chǎn)耐腐蝕、耐磨損、耐高溫、耐高速的機(jī)械零件開(kāi)辟了新途徑Ｗ。由于熱逡逑壓技術(shù)在高溫下對(duì)工件施加均等壓力，使粉末能在很低的溫度下固結(jié)而獲逡逑密度和高均勻性，同時(shí)利用惰性氣體作為熱交換的介質(zhì)，還可Ｗ提高加熱逡逑，減少熱等靜壓成形過(guò)程的循環(huán)時(shí)間。逡逑邐

確的屈服準(zhǔn)則去描述粉末的成形過(guò)程，為計(jì)算機(jī)模擬粉末熱等靜壓成形工作帶逡逑來(lái)諸多不便，因此，，為實(shí)現(xiàn)熱等靜壓過(guò)程的數(shù)值模擬，可將粉末視為可壓縮的逡逑連續(xù)體ｔｗｉｌ。粉末在熱等靜壓成形中的致密化機(jī)理，如圖１－３所示，其過(guò)程大致逡逑可Ｗ分為Ｈ個(gè)階段靠近重排階段、塑性位移階段及擴(kuò)散蠕變階段。逡逑圖１－３粉末致密化過(guò)程逡逑（１）
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TF124;TF125.1

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2662588