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      特大型a106b葉片省力成形方法

      特大型a106b葉片省力成形方法

      • 所屬:A106B無縫管
      • 時間:2019-10-02 14:45:03
      • 來源:
      • 作者:
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      通過文獻查閱、現場調研、理論分析、a106b實體測繪等方法,對系統的工藝原理進行研究,主要研究系統的工作原理,結構組成及相關重要設備的作用。其次,通過現場試驗測量獲取系統中的相關重要參數,研究系統的管路輸運特性,主要研究a106b系統在不同工況條件下,管路的壓力分布規律,管路中的輸運速度及分離器的壓力損失。最后,通過數值模擬的方法對系統中的核心設備分離器的特性進行深入的研究,主要研究系統在正常工作運行時,分離器內流場的速度分布、壓力分布以及分離器的分離效率和風速、a106b顆粒粒徑對其分離效率的影響。通過本文的研究,對系統的工藝原理進行了全面深入的剖析,給出了a106b系統工作運行時的一些核心參數和特性規律,發現了系統中的核心設備分離器的壓力損失規律、流場分布特性、分離效率和分離性能等特點。為后期國內的研究開發,改進,自主生產,降低建設和運行成本做基礎性工作。K424合金作為一種高鋁、鈦,低密度型的鎳基鑄造高溫合金,具有較高的高溫強度和良好的工藝性,但是該合金塑性較低,a106b鑄態組織凝固偏析較為嚴重,組織性較差,尤其在850℃左右長期使用時,有析出脆性TCP相的傾向,嚴重制約了其應用與發展。為此,本課題采用相圖計算與實驗相結合的方法,研究了K424合金熱力學平衡相的析出規律,綜合考慮合金強度與組織性,對合金成分進行了設計,并研究了熔體處理和熱處理工藝對合金組織和性能的影響,主要研究成。新一代高推重比航空發動機對高溫合金零部件的力學性能、承溫能力和使用壽命提出了更高的要求。21世紀以來,a106b相圖計算方法的快速發展有力地促進了材料研究由經驗設計向科學理性設計轉變。a106b熔體處理溫度對合金凝固組織和力學性能具有顯著影響。隨著熔體處理溫度的升高,MC型碳化物不斷細化,分布更加彌散均勻,晶粒和二次枝晶間距減小,微觀偏析得到改善;與常規熔煉工藝相比(1500~1550℃)經1600~1650℃熔體處理后合金塑性提高2~3倍,持久壽命提高20%以上。K424合金鑄態組織均勻性較差,且存在明顯的枝晶偏析,初熔溫度在1190~1200℃之間,采用1210℃/4h+A C標準熱處理工藝會導致合金局部發生初熔。通過相圖計算方法優選出1190℃/2h+1220℃/2h+A C兩階段固溶處理工藝,實驗結果表明采用該工藝可以明顯改善合金的組織、成分均勻性,提高合金的室溫拉伸性能和持久性能。針對公共型腔過小或者無公共型腔鑄件采用電渣熔鑄工藝生產困難的問題,本文提出了固定自耗電極充填法,并對固定自耗電極充填法原理進行了基礎研究。本文首先建立了固定自耗電極充填法基礎熔鑄模型并進行實驗,測量了移動自耗電極與固定自耗電極電流變化情況。然后,根據質量守恒定律建立了固定自耗電極充填法平均熔化速率模型,并對模型合理性進行了驗證。找到移動自耗電極與固定自耗電極平均熔化速率比和移動自耗電極與固定自耗電極等效直徑比的關系;找到移動自耗電極與固定自耗電極平均熔化速率比和移動自耗電極與固定自耗電極電流密度比的關系。最后,對實驗鑄錠低倍組織進行了分析,得到固定自耗電極充填法鑄錠組織在不同區域晶粒度、晶粒取向和熔池形狀的變化規律。主要研究成果如下:固定自耗電極充填法原理可行,熔鑄過程中五個階段區分明顯,可以進行的電渣熔鑄過程。其中,移動自耗電極與固定自耗電極截面積比在0.4~2.5范圍內時,鑄錠成型質量較好,移動自耗電極與固定自耗電極截面積比為1時,鑄錠成型質量很好。移動自耗電極與固定自耗電極平均熔化速率比和移動自耗電極與固定自耗電極等效直徑比呈二次函數關系。當固定自耗電極充填法熔鑄過程處于狀態時,移動自耗電極與固定自耗電極電流密度比近似等于移動自耗電極與固定自耗電極平均熔化速率比。固定自耗電極充填法鑄件整體組織均勻性良好,靠近移動自耗電極側與靠近固定自耗電極側柱狀晶生長角度存在不同,柱狀晶生長角度與自耗電極平均熔化速率呈增函數關系??拷苿幼院碾姌O側與靠近固定自耗電極側金屬熔池深度存在不同,金屬熔池深度與自耗電極平均熔化速率呈增函數關系。與鋁合金相比,特大型a106b葉片省力成形方法首先。SiCp/A l復合材料具有較高的比剛度、良好的耐磨性和較低的熱系數等優點。目前,該種材料在國內還沒有實現大規模生產和應用,需要進一步研究以推動其從實驗室走向工業化。本文采用機械攪拌的方式制備SiCp/ZL114復合材料,通過計算流體動力學分析機械攪拌過程中幾種常見的單層折葉攪拌槳時流場內部的速度、總壓和湍流強度的分布情況,此基礎上對攪拌槳葉進行設計。并通過水模擬實驗確定機械攪拌過程中槳葉的速度范圍為600~800r/min為促進SiC顆粒與基體潤濕,首先對SiC顆粒進行酸洗(10%/24h再通過高溫氧化(950℃/6hSiC顆粒表面生成厚度為25.4nm氧化層。通過正交實驗分析得出本實驗制備復合材料的最佳工藝參數為攪拌速度700r/min攪拌溫度590℃、攪拌時間30min基體合金中Mg含量2wt.%本文采用機械攪拌的方法,設計并制備了由Y2O3ZrO2CaZrO3和Al2O3四種耐火骨料組成的涂料,粘結劑為二醋酸鋯水溶液,采用手工涂刷的方法將涂料涂刷在石墨鑄型內壁形成涂層,并用真空自耗電極電弧凝殼爐離心澆注TA 2純鈦合金。實驗制備的SiCp/ZL114復合材料孔隙率和顆粒分布均方差最低分別為1.9%和1.45vol.%經過538℃/10h+160℃/6h熱處理后,20vol.%SiCp/ZL114復合材料抗拉強度311Mpa屈服強度290MPa硬度142HB彈性模量90Gpa分析了粉液比在1:1~3.5:1范圍內變化時,不同涂料的流變性能和懸浮性能,考察了粉液比對涂料流變性能和懸浮性能的影響規律,提出了最優性能涂料粉液比。對不同耐火骨料涂層在澆鑄過程中和鈦合金的界面反應、試樣表面流痕密度和試樣表面硬化層厚度進行了研究,分析了粉液比對試樣表面流痕密度和試樣表面硬化層厚度的影響規律。利用XRDSEM顯微硬度測試和金相分析等對界面處物相、元素分布、顯微硬度變化和組織形貌進行了研究,最后澆鑄實體鑄件對研究的涂層進行了驗證。研究結果表明,耐火骨料與二醋酸鋯水溶液配制成的涂料屬于具有觸變性的帶屈服假塑性流體。粉液比對涂料的懸浮性和流變性具有重要影響,隨著粉液比升高,涂料的懸浮性、觸變率均升高,狀結構更完備,性能更好。根據流杯粘度涂料成分,確定Y2O3和ZrO2涂層最佳使用粉液比分別為2:1和2.5:1CaZrO3和Al2O3涂層最佳使用粉液比均為1.5:1格法對涂層與石墨型的結合力進行測試,四種涂層的測試結果均為《色膜和清漆-劃格測試ISO2409-2007標準Ⅰ級。界面反應分析結果表明Y2O3和ZrO2涂層未與鈦液發生明顯化學反應,而CaZrO3和Al2O3涂層則和鈦液發生明顯化學反應,分別生成了Ca-Ti-O和Al-Ti-O化合物。四種涂層澆鑄試樣基體中均未發現O元素的擴散,說明試樣表面的硬化層不是通常意義上的α層,其厚度與界面處組織變化聯系緊密。對鑄造試樣表面流痕的分析結果表明,Y2O3和ZrO2涂層可以明顯改善流痕缺陷,粉液比越高,流痕越少;CaZrO3和Al2O3涂層不能明顯改善流痕缺陷,粉液比越高,流痕越多。粉液比同為2:1時,Y2O3涂層試樣表面硬化層厚度大約為30μmZrO2涂層試樣大約為150μmCaZrO3涂層試樣約為300μmA l2O3涂層試樣大約為400μm隨粉液比升高,涂層厚度增大,a106b金屬凝固速度減慢,試樣表面馬氏體α′尺寸長大,四種涂層試樣表面硬化層厚度均變厚。為了使鑄件獲得較薄的硬化層和較少的表面流痕,應選擇粉液比為2:1Y2O3涂層,采用此涂層實際澆鑄得到表面質量良好的舵軸鑄件。作為第三代核電常規島汽輪機組中的關鍵部件—特大型末級長葉片,葉片的排氣面積越大,汽輪機的效率也越高。特大型葉片對性能的高要求,由葉片的材質、晶粒組織、鍛造流線等內在品質來保證。采用鍛造工藝制造的大葉片能夠滿足這些要求,研發特大型核電葉片成形技術是制造高品質葉片的保障,汽輪機高新技術發展的關鍵之一。a106b特大型葉片省力成形方法,研究了1Cr12Ni3Mo2VN核電鋼的熱變形行為,建立了高溫本構方程、動態再結晶臨界應變模型和動態再結晶Yada模型,為特大型葉片省力成形技術的多場耦合模擬奠定基礎;提出了葉片閉式成形輥鍛坯料尺寸迭代算法和研究了多火次鍛造對微觀組織的影響。變形溫度不變時,真應力隨著應變速率的增大而增大,1Cr12Ni3Mo2VN鋼是應變速率敏感材料;發生動態再結晶臨界應變值隨應變速率增加而增大;應變速率時不變時,臨界應變值隨著溫度的降低而增加;低應變速率變形a106b省力成形技術原理,35.jpg

              提出了特大型核電葉片省力成形方法并確定工藝流程,新技術先采用近凈形輥鍛成形葉身后模鍛成形剩余葉根、凸臺及葉冠,減小每次成形的投影面積而達到省力目的采用應變為0.2數據,通過線性回歸的方法計算出了雙曲正弦形式的Arrheniu本構方程的材料參數;鋁采用動態再結晶熱壓縮實驗數據,構建了臨界應變模型、動態再結晶的Yada模型。分析葉片近凈形輥鍛原理和特點,

      決定了葉片在輥鍛時,金屬主要朝長度方向流動,寬度方向基本沒有金屬流動,為確保葉片在輥鍛過程中不發生側向彎曲,引入了金屬流過各個特征截面的速度相等的條件,提出了一種迭代算法。通過熱壓縮實驗研究了多火次鍛造對1Cr12Ni3Mo2VN鋼的晶粒組織的影響,驗證特大型葉片省力成形技術多場耦合的正確性和可靠性;多火次a106b鍛造的微觀組織具有一定的遺傳型,但最終晶粒組織主要由最后一火次變形來決定,實驗結。a106b鋼管采用多場耦合有限元模擬了特大型葉片省力成形技術的各個工序,分析了各個工序的可行性和成形后的晶粒組織狀態,結果證明特大型葉片省力成形技術可以采用較小噸位設備制造出尺寸合格、晶粒組織符合要求的葉片。sa106b無縫鋼管現場實驗驗證了鐓頭工藝和模鍛制坯工藝是可行的現有設備能夠滿足鐓頭和模鍛制坯的要求;實際生產中將采用半開式鐓頭工藝。本課題的研究基礎是與客戶簽訂的合同,建立一條1000噸熱模鍛壓力機自動化鍛造生產線,主要目的實現直徑Ф65mm以下錨具鍛件的自動化生產。工藝研究內容包括多工位閉式反擠壓成形工藝設計、多工位模架模具設計以及解決生產中出現的問題。


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