不銹鋼粉末熱等靜壓成形模擬與包套制造工藝研究.pdf

1、粉末熱等靜壓近凈成形可以一次成形出任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)、致密度達(dá)100%的金屬零件，特別適合于機(jī)加工、鑄鍛等其他方法難以加工的如高熔點(diǎn)合金（鈦、鎳等）材料金屬零件。但是，熱等靜壓成形過程中包括復(fù)雜的熱機(jī)（力）耦合形變，變形機(jī)理較復(fù)雜。因此，必須借助有限元模擬預(yù)測變形并優(yōu)化包套形狀，以達(dá)到一次近凈成形最終零件的目的。
　　 本文以Shima屈服準(zhǔn)則描述粉末本構(gòu)特性，利用Marc軟件實(shí)現(xiàn)熱等靜壓高溫高壓條件下的粉末變形模擬，并依據(jù)預(yù)測的變形

2、結(jié)果反復(fù)修改包套的形狀和尺寸。模擬結(jié)果顯示，在120Mpa和1300℃載荷條件下，拉伸測試樣件的最終相對密度由初始的70％變?yōu)?5％以上，滿足了功能零件的使用要求。徑向收縮量12％左右，而軸向收縮量較小。通過逐步建立隨形的包套并減小包套厚度，最終得出了優(yōu)化設(shè)計(jì)后的改進(jìn)的拉伸測試樣件的包套形狀和尺寸。在上述簡單零件研究基礎(chǔ)上，對復(fù)雜形狀的渦輪盤零件進(jìn)行了數(shù)值模擬。得出了渦輪盤在熱等靜壓過程中的變形趨勢，鑲塊結(jié)構(gòu)保證了渦輪盤內(nèi)部粉末的局部形

3、狀，但阻礙了粉末的致密化。渦輪盤包套形狀有待于進(jìn)一步優(yōu)化鑲塊和包套結(jié)構(gòu)以提高粉末的致密度。利用優(yōu)化后的包套進(jìn)行熱等靜壓近凈成形，可以得到最終形狀和尺寸的零件。熱等靜壓包套對氣密性要求高，在高溫高壓成形前必須實(shí)施嚴(yán)格的檢測。本文以上述模擬優(yōu)化的拉伸測試樣件為實(shí)例，通過機(jī)加工方法制造出包套分體部件；接著，利用TIG封焊將各個(gè)部件拼接成一個(gè)整體，并利用氦譜檢漏儀檢測整體包套的氣密性；最后，進(jìn)行裝粉、震實(shí)、抽真空和夾斷封死等工序，完成了包套的組