微磨料多相射流加工机械密封端面表面织构的技术研究

发布时间：2017-10-28 18:24

  本文关键词：微磨料多相射流加工机械密封端面表面织构的技术研究

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【摘要】：作为旋转机械中的常用密封手段,机械密封以其密封性好、使用寿命长、功率损耗低等特点而广泛应用于石油、化工、冶金、原子能和航空等工业领域。然而,伴随机械密封的使用范围逐渐向高压、高速、复杂介质扩展,现代工业对机械密封可靠性的要求不断提高,现有的机械密封越来越难以满足使用要求。以干气密封、上游泵送密封和微织构为代表的机械密封新技术,已被证明是改善机械密封摩擦学性能和密封性能的有效手段。然而,针对机械密封端面的常用材料,现有的表面织构加工技术存在一定的局限和不足,限制了机械密封端面织构化的研究和工程应用。基于此,本文提出了用于加工机械密封端面表面织构的微磨料多相射流加工技术,并对加工装置、技术流程和工艺参数进行了研究和探索,主要完成以下四个方面内容:1、提出了微磨料多相射流加工机械密封端面表面织构的方法,该方法不仅继承了微磨料气射流加工技术适用材料范围广、无热影响区和反作用力小等优点,同时还解决了磨料回收和空气污染等问题,同时利用了水的缓冲和润滑作用,可以获得更好的加工效果2、确定微磨料多相射流加工装置的设计思路和设计目标,依次完成加工装置的总体方案设计、喷嘴的设计、气路的设计以及动平台的选型。设计的微磨料多相射流加工装置可以在低压强条件下通过压缩空气将磨料溶液加速形成持续、稳定的多相射流,使其具备在多种材料表面加工微结构的能力,具有整体结构简洁、气路可靠性高、操作和维护便利等优点。3、探索了基于铜箔胶带和干膜辅助电解加工、不锈钢薄板和激光加工的掩膜制作工艺,结果表明,使用铜箔胶带制作的掩膜精度相对较高,适合微小结构的加工;使用不锈钢薄板制作的掩膜虽然精度相对差一点,但是工艺简单,可以实现多次重复使用。在选定磨料、加工进给方案和喷射距离的基础上,明确了使用微磨料多相射流加工机械密封端面表面织构的加工过程,包括设备检查、磨料配置、工件固定、确定轨迹、工件加工和清洗几个步骤。4、选择三种典型的机械密封端面材料碳化硅陶瓷、304不锈钢和碳石墨,在其表面进行微槽的加工,探索了端面材料、加工时间、磨料流量、喷射压强和喷射距离等工艺因素对加工效果的影响,分析了其影响机理,进一步优化了相关工艺。
【关键词】：微磨料多相射流加工 表面织构 机械密封
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-27
• 1.1 机械密封概述14-17
• 1.1.1 机械密封基础14-15
• 1.1.2 机械密封端面材料15-16
• 1.1.3 机械密封的分类16-17
• 1.2 机械密封的新技术17-21
• 1.2.1 干气密封18
• 1.2.2 上游泵送密封18-19
• 1.2.3 端面微织构机械密封19-21
• 1.3 密封端面表面织构加工技术21-25
• 1.3.1 微切削加工技术21
• 1.3.2 激光加工技术21-22
• 1.3.3 电火花加工技术22
• 1.3.4 电解加工技术22-23
• 1.3.5 微磨料气射流加工技术23-25
• 1.4 课题来源与目的25
• 1.5 本文的主要研究内容25-27
• 第二章 微磨料多相射流加工装置的设计27-39
• 2.1 微磨料多相射流加工装置的设计目标和路线27-28
• 2.2 微磨料多相射流加工装置的总体方案设计28-31
• 2.2.1 磨料供应方式的确定28-30
• 2.2.2 总体方案设计和特点30-31
• 2.3 喷嘴的设计31-33
• 2.3.1 吸入式喷嘴的工作原理31-32
• 2.3.2 喷嘴的尺寸参数设计32-33
• 2.4 气路的设计33-35
• 2.4.1 气源装置的选型33-34
• 2.4.2 其他气路元件的选型34-35
• 2.5 动平台及控制系统解决方案35-36
• 2.6 加工装置的系统特性和功能参数36-38
• 2.7 本章小结38-39
• 第三章 机械密封端面表面织构的加工流程39-48
• 3.1 掩膜的制作流程39-44
• 3.1.1 常见掩膜材料和制作方法39-40
• 3.1.2 基于铜箔胶带和干膜辅助电解加工的掩膜制作40-43
• 3.1.3 基于不锈钢薄板和激光加工的掩膜制作43-44
• 3.2 微磨料多相射流加工流程44-47
• 3.2.1 相关工艺方案和参数的选择44-46
• 3.2.2 加工流程和注意事项46-47
• 3.3 加工效果的评价和测量47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 微磨料多相射流加工工艺参数优化48-60
• 4.1 端面材料对加工效果的影响48-51
• 4.1.1 实验方案和参数设定48-49
• 4.1.2 实验结果和分析49-51
• 4.2 加工时间对加工效果的影响51-52
• 4.2.1 实验方案和参数设定51
• 4.2.2 实验结果和分析51-52
• 4.3 磨料流量对加工效果的影响52-54
• 4.3.1 实验方案和参数设定52-53
• 4.3.2 实验结果和分析53-54
• 4.4 喷射压强对加工效果的影响54-56
• 4.4.1 实验方案和参数设定54
• 4.4.2 实验结果和分析54-56
• 4.5 喷射距离对加工效果的影响56-58
• 4.5.1 实验方案和参数设定56
• 4.5.2 实验结果和分析56-58
• 4.6 工艺参数的优化58-59
• 4.6.1 实验方案和参数设定58
• 4.6.2 实验结果和分析58-59
• 4.7 本章小结59-60
• 第五章 总结与展望60-62
• 5.1 本文主要工作和结论60
• 5.2 本文创新点60-61
• 5.3 工作展望61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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3 樊晶明;王成勇;王军;罗国胜;;微磨料空气射流加工特性研究[J];中国机械工程;2008年05期

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本文编号：1109431