熱等靜壓近凈成形的模擬研究及實驗驗證.pdf

1、由于粉末材料的非致密性能以及復雜的熱機耦合工況環(huán)境，使得最終金屬零件與設計的形狀和尺寸存在一定偏差，因而精確控形是熱等靜壓近凈成形方法實施的關鍵技術和最大難點之一。數(shù)值模擬的方法可以預測熱等靜壓中包套的變形和粉末的致密化過程，為包套形狀和尺寸的優(yōu)化提供依據(jù)。
　　 本文采用MSC.Mrac中的Shima模型對熱等靜壓成形過程進行了模擬研究。首先模擬了316 不銹鋼粉末制作柱狀類測試樣件的成形過程，結(jié)果表明：包套的形變遵循了先體積

2、膨脹后體積收縮的形變過程，包套的軸向收縮達到了7％，中間處徑向收縮達到了12％；粉末的致密遵循從外到內(nèi)，從中間到兩端的致密化規(guī)律。根據(jù)簡單包套變形規(guī)律，提出了反變形設計方法，并完成了渦輪盤類零件的包套及型芯的結(jié)構(gòu)設計。在Ni625高溫合金渦輪盤部件的熱等靜壓成形模擬中，上端蓋的最大壓縮位移量達到了7.82cm。模擬結(jié)果顯示，致密度最高可達96.9％，由于型芯處理的非理想性以及材料參數(shù)等多方面的影響，密度的分布結(jié)果并不是均勻的，甚至存在密

3、度值較低的現(xiàn)象。
　　 為了驗證模擬結(jié)果，進行了熱等靜壓工藝試驗。制作完成了包套零件和抽空管部件，并進行了Ni625合金粉末的形貌參數(shù)測試；并對原來的抽真空和剪斷工藝進行了改進，在抽真空過程中進行了300℃~400℃的加熱除氣措施，縮短了除氣時間；針對原來的剪斷過程中抽空管容易開裂的現(xiàn)象，改進了剪斷的工藝操作流程。在零件制作完成之后，對模擬結(jié)果進行了實驗驗證。通過在變形關鍵位置選取測試點的方法來驗證模擬的精度。在柱狀類測試樣件的