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《特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集(摘要)》2017年
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添加剂对上游泵送机械密封增长层性能的影响

纪仁杰  张凡  任维波  刘永红  王晓龙  杨泽林  金辉  
【摘要】:上游泵送机械密封是一种流体润滑的非接触式机械密封,能彻底消除对环境的污染,具有广阔的应用前景。密封环上的流体动压密封槽是影响上游泵送机械密封使用性能的关键部件,其槽型结构复杂,且具有很高的硬度,很强的耐磨性和耐腐蚀性,是影响该种密封使用的关键部件。目前,国内外常见的上游泵送机械密封流体动压槽的加工方法主要有激光加工、电解加工、电火花加工、快速成型加工技术等,均不能满足该密封的制造要求。基于此,本文摆脱传统的去除材料加工方式的束缚,提出采用复合电镀与梯度复合电刷镀纳米陶瓷粉相结合增材制造上游泵送机械密封的方法,能制造出性能优于金属环基体的密封环及其端面流体动压槽。研究了糖精、1,4丁炔二醇、十六烷基三甲基溴化铵及OP-10等添加剂对密封环增长层与基体结合力、增长层硬度、增长层表面粗糙度的影响规律关系。结果表明,以光亮作用为主的糖精和1,4丁炔二醇,通过去除镍离子结晶时的内应力,增加了基体与增长层间的范德华力和化学键合力,并通过进一步的晶粒细化作用,增加材料变形阻力,有效提高了增长层的结合力和硬度。以表面活性作用为主的十六烷基三甲基溴化铵及OP-10,通过电极表面吸附作用,形成一层极薄的吸附层,从而阻碍金属离子的放电,提高阴极极化,并且表面活性剂作用可使镍离子分散性加强,提高增长层表面平整度,降低了增长层粗糙度。采用该方法增材制造出了上游泵送机械密封流体动压槽,并初步制造出上游泵送机械密封环样件。提出了采用复合电镀与梯度复合电刷镀纳米陶瓷粉相结合增材制造上游泵送机械密封的方法,该方法不受密封环端面槽型结构和密封环材料的限制,制造过程中易控制增长表面的尺寸、形状和位置精度,能够制造出性能优于金属环基体的密封环及其端面流体动压槽。通过实验分析了糖精、1,4丁炔二醇、十六烷基三甲基溴化铵及OP-10对镍增长层的影响并得到了相应的规律关系。

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