發(fā)布時間：2017-09-21 01:28

  本文關鍵詞：再制造毛坯表面變性層及形成機理研究

  更多相關文章： 再制造 ansys建模 金屬塵化 多層膜結構 XPS

【摘要】：再制造是對舊產(chǎn)品通過成熟的科學理論、高效的技術手段進行修復和改造，針對的對象為已損壞或者即將報廢的產(chǎn)品和零部件，其原材料和最終產(chǎn)品不同于傳統(tǒng)的制造過程。隨著國內(nèi)大量工程機械設備的投入，設備的維護及零件的維修費用逐年攀升，同時再制造業(yè)受到各工業(yè)領域的重視，尤其在需求大型設備產(chǎn)業(yè)的領域。國家在大力發(fā)展西氣東輸工程，然而管道工程中重要運作設備管線式壓縮機，由于工況的復雜性，面臨著諸多問題，在重要零部件葉輪、主軸表面會產(chǎn)生變性層，影響著設備的正常運轉，并對再制造產(chǎn)生影響。 本文分析了管線式壓縮機葉輪工作方式、環(huán)境，明確了影響葉輪變性層主要因素：溫度、壓強、氣體作用力，提出葉輪變性層模擬設備方案。因高速運轉的葉輪通道內(nèi)工況復雜，結合ansys建模劃分葉輪網(wǎng)格，建立葉輪內(nèi)氣體流速模型和溫度場、壓強模型，計算了葉輪表面氣體流速、表面受力情況。對實驗方案進行進一步修正，結合實驗室條件確定了模擬葉輪變性層設備方案，并予以實施。 借助熱力學知識，計算了影響氣體狀態(tài)方程的修正參數(shù)-壓縮因子，在此基礎上，計算了CH_4-H_2、CH_4-CO混合氣體的熱力學反應方程，得到環(huán)境氣氛中各反應的熱力學吉布斯△G溫度函數(shù)，獲得發(fā)生金屬塵化腐蝕的溫度區(qū)間，得到葉輪在各氣氛中發(fā)生反應的類型。同時，對酸性氣體CH_4-H_2S、 CH_4-CO_2(H_2O)進行熱力學計算，結果表明：在各溫度區(qū)間下，H_2S、CO_2(H_2O)均能與葉片基體發(fā)生反應，生成FeS、FeCO_3，且硫化氫反應平衡分壓小于二氧化碳分壓，腐蝕反應趨勢大于二氧化碳。 采用兩種軸材料在不同的條件下制備變性層，利用XPS對變性層表面、刻蝕進行元素分析，研究了變性層的形成規(guī)律，40CrNiMo7和1Cr18Ni9Ti變性層存在明顯區(qū)別。40CrNiMo7在低速下變性層最外層為Fe_2O_3，且分層明顯，高速下各層間擴散較為嚴重，但各化合物比例不同，同樣呈現(xiàn)出多層膜結構。1Cr18Ni9Ti低轉速下最外層為Fe_3O_4，高轉速下最外層為Fe_2O_3，因基體Cr含量的影響，，變性層中有Cr_2O_3、CrO_3的出現(xiàn)，其中CrO_3在高速下才生成，同時其變性層也為多層膜結構。
【關鍵詞】：再制造 ansys建模 金屬塵化 多層膜結構 XPS
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致謝8-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 引言14-15
• 1.2 離心式鼓風機結構原理與應用15-19
• 1.2.1 離心式鼓風機結構15-18
• 1.2.2 工作原理18
• 1.2.3 應用18-19
• 1.3 純金屬的氧化19-21
• 1.3.1 膜與金屬界面19-20
• 1.3.2 純金屬鉻的氧化20-21
• 1.4 合金的氧化21-23
• 1.5 熱力學計算23-25
• 1.5.1 基礎熱力學23
• 1.5.2 熱力學相圖23-25
• 1.6 本文創(chuàng)新25-26
• 第二章 模擬設備的設計26-33
• 2.1 模擬方案設計26-28
• 2.2 各實驗參數(shù)計算、分析28-31
• 2.2.1 葉片表面相對流速29-30
• 2.2.2 葉片表面應力30-31
• 2.3 確定實驗模擬設備31-33
• 第三章 葉輪變性層熱力學分析33-42
• 3.1 氣體壓縮因子計算33-34
• 3.2 CH_4和 H_2混合氣體熱力學分析34-38
• 3.2.1 氣氛碳活度35-36
• 3.2.2 材料碳活度36-38
• 3.3 CH_4和 CO 混合氣體熱力學分析38-40
• 3.4 CH_4和 H_2S 混合氣體熱力學分析40-41
• 3.5 CH_4和 CO_2(H_2O)混合氣體熱力學分析41
• 3.6 本章小結41-42
• 第四章 軸變性層分析42-63
• 4.1 實驗材料與方法42-43
• 4.2 40CrNiMo7 軸變性層分析43-51
• 4.2.1 1100r/min 轉速下的變性層分析43-46
• 4.2.2 1400r/min 轉速下的變性層分析46-50
• 4.2.3 變性層截面金相組織50-51
• 4.3 1Cr18Ni9Ti 軸變性層分析51-62
• 4.3.1 1100r/min 轉速下的變性層分析51-57
• 4.3.2 1400r/min 轉速下的變性層分析57-62
• 4.4 本章小結62-63
• 第五章 軸變性層熱力學分析63-66
• 第六章 全文總結66-68
• 參考文獻68-75
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文75-76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐匡迪;工程師——從物質(zhì)財富的創(chuàng)造者到可持續(xù)發(fā)展的實踐者[J];中國表面工程;2004年06期

2 支曉曄,李美竹,魏生庫,韓漢青;北京市西片煤氣管網(wǎng)內(nèi)腐蝕預研報告[J];城市煤氣;1999年10期

3 王福會;金屬材料在高溫含碳氣氛中的腐蝕[J];腐蝕科學與防護技術;1996年04期

4 蔡睿賢;完全氣體一元變截面有傳熱有摩擦流動的一些不定常解析解[J];工程熱物理學報;1996年02期

5 劉小民,席光,王尚錦,安衛(wèi)平;葉片擴壓器對改進離心式壓縮機性能的實驗研究[J];化工機械;1998年02期

6 劉正先,姜印平,曹淑珍,林梅,苗永淼;離心葉輪內(nèi)三維湍流流場的LDV測量[J];航空動力學報;2002年03期

7 劉建華;李明;陶斌武;李松梅;;0Cr15Ni5Cu2Ti鋼的高溫氧化行為[J];航空學報;2008年01期

8 韓光煒,馮滌,鄧波,陳銳銘,李丁川;氧化膜對高溫合金灰化抗力的影響[J];鋼鐵研究學報;2003年06期

9 雷娜;周昌玉;胡桂明;陳成;;CO-H_2-H_2O氣氛下金屬塵化腐蝕的熱力學分析[J];鋼鐵研究學報;2010年01期

10 王彤,谷傳綱;設計工況下離心壓氣機內(nèi)部動靜部件耦合非定常流動的數(shù)值模擬[J];機械工程學報;2001年03期

本文編號：891592