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铝钨粉末合金涡旋定盘成形研究

张福祥  
【摘要】:近年来,汽车工业作为我国的支柱产业之一得到了迅速发展。随着人们生活水平的不断提高,人们对车的要求也不断提高,尤其对车的舒适度的要求,这促使车载空调成为了汽车不可缺少的主要部分之一,涡旋式压缩机受到了人们最多的青睐与关注。涡旋盘作为涡旋压缩机的重要部件,既要密度低,塑性良好,耐磨性还要好,才能保证使用寿命长。因此,寻求一种合适的材料并经塑性加工成精度较高的工件成为了当前面临的重要课题。 本文采用的铝粉纯度为99.7%,钨粉纯度99.8%为原料,结合有限元模拟与成形实验的工艺进行了研究。开展了如下主要工作: (1)由铝钨合金的相图可以看出,几乎不存在固溶相,结合两种粉末的密度、熔点等特性,提出了选用机械和金化的方法将95%铝粉与5%钨粉混合后的粉末制备出了超固溶铝钨合金的粉末。 (2)将上述方法制备得到的粉末经刚性模常温单向压制方法,得到Ф116mm的冷压坯。研究了压制时的主要工艺参数,包括压制压力,加压速度,保压时间及润滑条件等。由于冷压坯的内部空隙较大,致密度不高且边缘成形仍不够理想,于是对得到的冷压坯进行了烧结与热压,并研究了热压过程中的主要工艺参数,包括压制压力,加压速度,保压时间,润滑条件及烧结温度及保温时间等。 (3)在Gleeble1500模拟机上分别对应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1s-1,变形温度分别为450、480、510、540℃进行了热变形压缩试验,得到了变形时的真应力应变曲线,本文采用Fields-Baekofen本构模型,并引入了软化因子,对所测得应力应变曲线拟合,得到的本构方程计算出的结果能够很好地与实验数据吻合。 (4)使用MATLAB软件,Murthy判定准则做出了该铝钨粉末合金的能量耗散图,发现在不同应变条件下,合金的功率耗散图基本相同,且在较大应变速率时,出现了失稳现象,结合能量耗散率与失稳区域,得到了该合金的安全加工区间与热变形时的最佳工艺参数。 (5)利用Simufact模拟软件对涡旋盘的成形工艺进行了研究,模拟结果表明合适的背压力能够明显提高零件的精度与断面平整度。然后对涡旋盘从制坯到终成形工艺进行了试验研究,结果表明,与有限元模拟结果吻合,得到了精度和性能均符合要求的零件,验证了本文提出的实验方案与成形工艺的可行性。


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