本文關(guān)鍵詞：304不銹鋼葉輪熱擠壓及模具表面涂層隔熱性能數(shù)值模擬

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【摘要】：不銹鋼葉輪是工業(yè)水泵、通風(fēng)管道等設(shè)備的重要零部件之一,由于葉輪是薄壁復(fù)雜曲面零件,采用鑄造、模壓再焊合等傳統(tǒng)加工方法制造的葉輪組織性能差,質(zhì)量不穩(wěn)定,使用壽命短,因此本文采用熱擠壓成形方式對(duì)304不銹鋼葉輪的成形工藝進(jìn)行了研究。熱擠壓過程中模具需要承受高溫坯料帶來的巨大熱載荷,為提高模具使用壽命,采用熱障涂層技術(shù)對(duì)模具進(jìn)行表面改性處理具有重要的意義。本文采用有限元軟件DEFORM-3D對(duì)304不銹鋼葉輪的熱擠壓成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬�；谀M結(jié)果,對(duì)模具型腔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與改進(jìn),分析了不同擠壓速度對(duì)成形過程中溫度場(chǎng)、等效應(yīng)力場(chǎng)及模具載荷的影響,確定了合理的擠壓速度。并通過對(duì)比不同熱障涂層材料的性能,確定采用LZ/8YSZ雙陶瓷涂層對(duì)模具表面進(jìn)行改性,在DEFORM-3D軟件平臺(tái)上研究了該涂層的隔熱性能。最后,對(duì)測(cè)溫?zé)犭娕嫉臏y(cè)溫滯后問題進(jìn)行了改進(jìn),獲得的結(jié)論如下:1)模具采用上下擠壓軸運(yùn)動(dòng)、擠壓模膛靜止不動(dòng)的模具結(jié)構(gòu)時(shí),圓柱坯料的徑向流動(dòng)遠(yuǎn)比軸向流動(dòng)困難,很難成形葉輪。采用上下分型整體式模具結(jié)構(gòu)時(shí),材料的徑向流動(dòng)能力大大增強(qiáng),但對(duì)于成形難度大的高輪轂型腔部位,需要盡量增大輪轂內(nèi)徑處的拔模斜度和過渡圓角半徑來促進(jìn)材料的流動(dòng)。2)隨著擠壓速度的增大,熱傳導(dǎo)的總熱量減少,擠壓工件的溫差逐漸減小,擠壓件的溫度分布更均勻,等效應(yīng)力也逐漸降低;但隨著擠壓速度的增大,溫差和等效應(yīng)力降低的幅度減小。3)隨著擠壓速度的增大,模具載荷先減小后增大,擠壓速度15mm/s時(shí)成形載荷最小。因此,坯料預(yù)熱溫度為1200℃時(shí),合理的擠壓速度為15mm/s。4)LZ層厚度為200um、8YSZ層厚度為100um時(shí),模具與坯料接觸時(shí)間最長(zhǎng)部位的近表面溫度降低了75℃,擠壓工件的最低溫度提高了58℃,LZ/8YSZ雙陶瓷層熱障涂層在熱擠壓過程中的隔熱效果良好。5)針對(duì)TMDT2-41熱電偶的測(cè)量滯后問題,基于組合預(yù)測(cè)模型的校正方法對(duì)其測(cè)量滯后進(jìn)行了校正,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明TMDT2-41熱電偶的響應(yīng)時(shí)間縮短了32%,校正效果較好。
【關(guān)鍵詞】：不銹鋼葉輪 熱擠壓工藝 熱障涂層 隔熱性能 有限元數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG376.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 引言9
• 1.2 熱擠壓技術(shù)9-13
• 1.2.1 擠壓成形分類10-11
• 1.2.2 熱擠壓技術(shù)特點(diǎn)11
• 1.2.3 熱擠壓技術(shù)的發(fā)展11-13
• 1.3 熱障涂層技術(shù)13-19
• 1.3.1 熱障涂層的作用13-14
• 1.3.2 熱障涂層材料及制備方法14-16
• 1.3.3 熱障涂層的失效機(jī)理16-17
• 1.3.4 熱障涂層在模具上的應(yīng)用17-18
• 1.3.5 熱電偶測(cè)溫技術(shù)18-19
• 1.4 有限元模擬技術(shù)19-22
• 1.5 論文的研究意義與內(nèi)容22-24
• 1.5.1 本文的研究意義22
• 1.5.2 本文的研究?jī)?nèi)容22-24
• 第2章 熱擠壓成形有限元模擬基本理論及軟件24-32
• 2.1 剛（粘）塑性有限元法簡(jiǎn)介24-27
• 2.1.1 剛塑性材料的邊值問題24-26
• 2.1.2 剛粘塑性材料的變分原理26-27
• 2.2 熱力耦合分析的有限元法27-29
• 2.2.1 熱傳導(dǎo)問題的基本方程27-28
• 2.2.2 變形和傳熱的耦合分析28-29
• 2.3 DEFORM簡(jiǎn)介29-31
• 2.3.1 DEFORM的特點(diǎn)和功能29-30
• 2.3.2 DEFORM的模塊結(jié)構(gòu)30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 熱擠壓成形過程數(shù)值模擬32-50
• 3.1 熱擠壓工藝32-37
• 3.1.1 擠壓方法的確定32-34
• 3.1.2 熱擠壓模具34-35
• 3.1.3 坯料尺寸35-36
• 3.1.4 坯料、模具預(yù)熱溫度和模具擠壓速度36-37
• 3.2 304不銹鋼葉輪熱擠壓成形有限元建模37-38
• 3.3 熱擠壓模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化38-43
• 3.4 304不銹鋼熱擠壓工藝模擬結(jié)果分析43-49
• 3.4.1 溫度場(chǎng)分析43-46
• 3.4.2 等效應(yīng)力場(chǎng)分析46-48
• 3.4.3 載荷分析48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 模具表面熱障涂層的隔熱性能及熱電偶滯后校正50-65
• 4.1 熱障涂層的結(jié)構(gòu)50
• 4.2 模具表面熱障涂層材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)50-53
• 4.3 有限元分析模具表面熱障涂層的隔熱效果53-56
• 4.3.1 模具涂層有限元建模53
• 4.3.2 模擬結(jié)果分析53-56
• 4.4 熱電偶校正的實(shí)驗(yàn)研究56-63
• 4.4.1 問題描述與系統(tǒng)建模56-58
• 4.4.2 組合預(yù)測(cè)模型58-60
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)60-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第5章 結(jié)論與展望65-67
• 5.1 結(jié)論65
• 5.2 展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 致謝72-73
• 附錄A (攻讀碩士學(xué)位期間已公開發(fā)表的論文)73

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本文編號(hào)：1022629