熱等靜壓近凈成形的模擬研究及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、由于粉末材料的非致密性能以及復(fù)雜的熱機(jī)耦合工況環(huán)境，使得最終金屬零件與設(shè)計(jì)的形狀和尺寸存在一定偏差，因而精確控形是熱等靜壓近凈成形方法實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)和最大難點(diǎn)之一。數(shù)值模擬的方法可以預(yù)測(cè)熱等靜壓中包套的變形和粉末的致密化過程，為包套形狀和尺寸的優(yōu)化提供依據(jù)。
　　 本文采用MSC.Mrac中的Shima模型對(duì)熱等靜壓成形過程進(jìn)行了模擬研究。首先模擬了316 不銹鋼粉末制作柱狀類測(cè)試樣件的成形過程，結(jié)果表明：包套的形變遵循了先體積

2、膨脹后體積收縮的形變過程，包套的軸向收縮達(dá)到了7％，中間處徑向收縮達(dá)到了12％；粉末的致密遵循從外到內(nèi)，從中間到兩端的致密化規(guī)律。根據(jù)簡(jiǎn)單包套變形規(guī)律，提出了反變形設(shè)計(jì)方法，并完成了渦輪盤類零件的包套及型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在Ni625高溫合金渦輪盤部件的熱等靜壓成形模擬中，上端蓋的最大壓縮位移量達(dá)到了7.82cm。模擬結(jié)果顯示，致密度最高可達(dá)96.9％，由于型芯處理的非理想性以及材料參數(shù)等多方面的影響，密度的分布結(jié)果并不是均勻的，甚至存在密

3、度值較低的現(xiàn)象。
　　 為了驗(yàn)證模擬結(jié)果，進(jìn)行了熱等靜壓工藝試驗(yàn)。制作完成了包套零件和抽空管部件，并進(jìn)行了Ni625合金粉末的形貌參數(shù)測(cè)試；并對(duì)原來的抽真空和剪斷工藝進(jìn)行了改進(jìn)，在抽真空過程中進(jìn)行了300℃~400℃的加熱除氣措施，縮短了除氣時(shí)間；針對(duì)原來的剪斷過程中抽空管容易開裂的現(xiàn)象，改進(jìn)了剪斷的工藝操作流程。在零件制作完成之后，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過在變形關(guān)鍵位置選取測(cè)試點(diǎn)的方法來驗(yàn)證模擬的精度。在柱狀類測(cè)試樣件的