非金属密封副聚酰亚胺材料研磨加工技术研究

发布时间：2020-04-08 23:19

【摘要】：聚酰亚胺密封副在极高的真空环境下放气量很少,所以在航空航天领域应用很广,是航空和航天工业密封阀门材料中必不可少的材料。但是聚酰亚胺材料表面的粗糙度与垂直平整度制约了聚酰亚胺密封阀门技术的发展,由于较差粗糙度和两块阀门间平整度的不吻合,导致了密封性能的降低。还有聚酰亚胺材料本身较软及容易被破坏的特性,使得聚酰亚胺密封阀门在多次使用后,密封性能降低,也是亟待研究的一个问题。首先,本文介绍了聚酰亚胺材料关于研磨加工工艺研究背景和现状,关于聚酰亚胺作为阀门密封副的选择理由,即由于聚酰亚胺在极高的真空中拥有良好的密封性,使得在航空材料和太空环境中可以更好的保证密封性。其次是本文的研究目的。针对限制聚酰亚胺阀门密封副密封性能提升的瓶颈技术,基于逐次迭代研磨技术,从工艺和聚酰亚胺表面质量的对应关系、聚酰亚胺阀门密封副自动化精密加工技术、加工表面附着物的清洗去除技术和超精密加工质量的评价标准四个方面开展研究,着力解决聚酰亚胺阀门密封副密封性能提升的难题,获得高质量产品自动化批量生产的加工工艺。随后本文主要开展了以下几方面工作:一是进行了研磨机理和去除速率分析,以及基于逐次迭代研磨技术的研磨工艺与聚酰亚胺表面质量的对应关系研究;二是为了将逐次迭代研磨加工技术应用于批量生产,开展了聚酰亚胺阀门密封副精密加工技术研究;三是对聚酰亚胺阀门密封副加工表面附着物情况进行了分析并探索了清洗去除方法;最后进行了聚酰亚胺阀门密封副超精密加工质量的评价研究。以聚酰亚胺阀门密封副密封性能提升为研究对象,通过超精密自动化研磨加工、表面微观结构检测和表征、表面附着物超声波去除、密封副密封性能试验等方法,提升聚酰亚胺阀门密封副密封性能、提高阀门使用寿命和合格率。
【图文】：

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图 1-1 聚酰亚胺材料示意图酰亚胺材料的研究现状航空航天，电子信息工业，汽车工业以及家用电器工业等领原材料的要求越来越高。基础材料的研究不断朝着高性能，低成本等方面发展[1,2]。亚胺（PI）就是综合性非常优异的材料。聚酰亚胺材料是一环为特征结构。其中最为重要的是以苯环直接与酰亚胺环相子的通式如图 1-2 所示： O O

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聚酰亚胺材料研磨机理、研磨工艺与聚酰亚胺表面质量的对应关系方面开展了系统研究，包括：聚酰亚胺表面研磨机理、聚酰亚胺材料研磨作用效果分析和试验研究、研磨颗粒对聚酰亚胺材料表面微观结构的影响和聚酰亚胺表面研磨去除效率研究。2.1 聚酰亚胺材料研磨理论分析材料的研磨加工过程是一个复杂的、由许多因素决定的加工过程，，一般很难找到准确、全面描述表面去除量与各种工艺参数之间的数学模型。广泛采用的 Preston 方程，能够对工件在不同的转速比、不同偏心距、不同压强分布情况下，对材料相对去除速率进行理想的模拟计算[24]。但实际情况更为复杂[25,26]，通常使用的研磨颗粒要比加工材料更坚硬，精细磨料和工件接触时会在表面层产生微小碎片[27]，因此研磨过程中的速度和压力对研磨效果有很大的影响。研磨颗粒的物理性质（包括硬度和颗粒形状等）和颗粒直径对研磨速率和研磨效果都有至关重要的影响，在一定范围内，研磨效率与研磨颗粒大小成线性关系[28,29]。典型的研磨设备如图 2-1 所示：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG580.68

【参考文献】