热等静压机均匀快冷系统设计和仿真分析

发布时间：2020-06-13 01:23

【摘要】：热等静压(Hot Isostatic Pressing,简称HIP)是一种先进的烧结工艺,在密闭的压力容器中,以高压氩气(或氮气)为介质,对其中的粉末或待烧结的坯料(或零件)施加各向均匀等静压力,形成高致密度坯料(或零件)的方法。热等静压的常用工作温度1000~1800℃、工作压力100~200MPa。热等静压技术广泛应用于航空、航天、船舶、兵器、核工业等军工领域。如,飞机、航天器、大型运载火箭、导弹、雷达等关键零件的制造。热等静压技术经历了半个多世纪的发展,持续不断创造着奇迹,从试验室技术研究到现在渗透到各行各业。在西方发达国家,热等静压处理技术是航空发动机的钛合金、高温合金零部件强制性的工艺措施,以提高产品致密度,消除材料缺陷等。随着热等静压技术的不断发展,热等静压机朝着大规格方向发展,缩短处理周期,降低处理成本。热等静压机的均匀快速冷却(URC)技术,可以大幅度缩短HIP处理时间。热等静压机降温时间通常可以缩短80%至95%。目前,HIP处理费用大约是20年前的60%左右,推动了热等静压技术的应用和发展。根据我国热等静压技术的发展需求,结合典型热等静压机技术指标,主要以航空航天领域的高温合金铸件致密化处理和高温粉末—近净成型为应用目标。确定RDJ1250/2000-200.1400型热等静压机为研究目标,URC速率大于30℃/min。这也是国际上高温合金致密化处理的典型设备,装备URC系统的数量较多,便于试验数据比较。本文基于Flowmaster软件的热流体系统仿真分析功能,根据技术指标、热等静压机均匀冷却原理结构和三维模型,建立数学模型(包括静态和动态模型),推导出计算公式。通过数学模型描述冷却过程,为冷却系统设计提供理论依据,并满足工程应用要求。通过仿真分析和实物验证修正数学模型,提高数学模型的计算精度。本文通过Solid Edge V19三维CAD软件建立热等静压机URC三维模型,以STAR-CCM+软件作为主要研究工具,建立了热等静压炉的非稳态数值仿真模型,从理论上分析了温度场和流场,研究了不同加热功率下炉内流动换热规律。
【图文】：

热等静压机,结构原理

电子科技大学硕士学位论文，肯纳金属公司研制了世界上第一台力 140MPa、温度 1500℃。热等静压密化、产品缺陷修复、粉末冶金—方面得到了广泛应用[3-4]。目前，对生产，热等静压处理技术非常的适经历了半个多世纪的发展，持续不在无孔不入的渗透到各行各业，特源、运输和冶金等对新材料有着巨大是在密闭的超高压容器里，通过惰性）对压制的制品各个方向施加相同度。典型的热等静压机结构原理，如

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以下为了求。压机建立研制大的1.2.及难热等静压工下取出制品。了提高热等静热等静压机机一般采用风热等静压机立一套完整的制经费和研究的困难，因此1 热等静压钢铁研究总难熔金属方面图 1-2 四川工艺是在高。这一过程需静压机使用机均匀快速风扇原理结机均匀快速的理论计算究人员。随此理论分析压技术研总院的王声面的应用；川航空工业川高温高压环境需要较长的用效率，提出速冷却（UR结构，中小型速冷却（UR算模型，通过随着热等静压析和数值研究究情况声宏[6]详细评粉末冶金国川西机器公司境下完成产的冷却过程出了热等静RC）有风扇型则采用射RC）技术，过仿真分析压机的超大究成为研究评述了热等国家重点试研制的大型热产品烧结，从，严重影响静压机均匀扇和射流两射流原理结构需要深入析和试验验大型化发展究其性能的重静压机在钛试验室的陈建热等静压机从产品压制温响了热等静压快速冷却种结构形式构。研究热区内证。这样需，这给实验重要手段。钛合金、高温建勋[7]用钛温度降到 1压机的利用（URC）技式，大型热内部传热机需要投入大验研究带来温合金、铍钛铝元素混合120℃用率。技术需热等静机理，，大量的来了很铍材以合粉，
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF37

【参考文献】