304不銹鋼葉輪熱擠壓及模具表面涂層隔熱性能數(shù)值模擬.pdf

1、不銹鋼葉輪是工業(yè)水泵、通風(fēng)管道等設(shè)備的重要零部件之一，由于葉輪是薄壁復(fù)雜曲面零件，采用鑄造、模壓再焊合等傳統(tǒng)加工方法制造的葉輪組織性能差，質(zhì)量不穩(wěn)定，使用壽命短，因此本文采用熱擠壓成形方式對304不銹鋼葉輪的成形工藝進(jìn)行了研究。熱擠壓過程中模具需要承受高溫坯料帶來的巨大熱載荷，為提高模具使用壽命，采用熱障涂層技術(shù)對模具進(jìn)行表面改性處理具有重要的意義。
　　本文采用有限元軟件 DEFORM-3D對304不銹鋼葉輪的熱擠壓成形過程進(jìn)行

2、了數(shù)值模擬?；谀M結(jié)果，對模具型腔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與改進(jìn)，分析了不同擠壓速度對成形過程中溫度場、等效應(yīng)力場及模具載荷的影響，確定了合理的擠壓速度。并通過對比不同熱障涂層材料的性能，確定采用 LZ/8YSZ雙陶瓷涂層對模具表面進(jìn)行改性，在 DEFORM-3D軟件平臺上研究了該涂層的隔熱性能。最后，對測溫?zé)犭娕嫉臏y溫滯后問題進(jìn)行了改進(jìn)，獲得的結(jié)論如下：
　　1)模具采用上下擠壓軸運(yùn)動(dòng)、擠壓模膛靜止不動(dòng)的模具結(jié)構(gòu)時(shí)，圓柱坯料的徑向流動(dòng)

3、遠(yuǎn)比軸向流動(dòng)困難，很難成形葉輪。采用上下分型整體式模具結(jié)構(gòu)時(shí)，材料的徑向流動(dòng)能力大大增強(qiáng)，但對于成形難度大的高輪轂型腔部位，需要盡量增大輪轂內(nèi)徑處的拔模斜度和過渡圓角半徑來促進(jìn)材料的流動(dòng)。
　　2)隨著擠壓速度的增大，熱傳導(dǎo)的總熱量減少，擠壓工件的溫差逐漸減小，擠壓件的溫度分布更均勻，等效應(yīng)力也逐漸降低；但隨著擠壓速度的增大，溫差和等效應(yīng)力降低的幅度減小。
　　3)隨著擠壓速度的增大，模具載荷先減小后增大，擠壓速度15mm/

4、s時(shí)成形載荷最小。因此，坯料預(yù)熱溫度為1200℃時(shí)，合理的擠壓速度為15mm/s。
　　4) LZ層厚度為200um、8YSZ層厚度為100um時(shí)，模具與坯料接觸時(shí)間最長部位的近表面溫度降低了75℃，擠壓工件的最低溫度提高了58℃，LZ/8YSZ雙陶瓷層熱障涂層在熱擠壓過程中的隔熱效果良好。
　　5)針對TMDT2-41熱電偶的測量滯后問題，基于組合預(yù)測模型的校正方法對其測量滯后進(jìn)行了校正,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 TMDT2-41熱電