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1、激光定向沉積過程中難熔高熵合金的原位X射線和熱成像(Ⅰ)
激光定向沉積過程中難熔高熵合金的原位X射線和熱成像(Ⅰ)
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1873-1881,使用該方法,記錄每個紅外幀的熔池尾部溫度,由于熔池的尾部代表液態和固態之間的界面,因此該位置的測量溫度被縮放以匹配Ti64合金基板的,即1878 K,此外。
使用Gould等人(2021)中的簡化Stefan,使用在熔池邊界(Tmeasured)測量的溫度和T,關鍵詞:定向能沉積高熵合金 高速x射線成像 熱成像,以Mo、Nb、Ti和v四種元素粉末為原料,采用激光定向能沉積技術對MoNbTiV高熵合金進行,高速x射線成像通過直接觀察來研究原位合金化過程,本文研究了四種不同元素粉末在相同工藝條件下的顆粒輸。
以揭示其在原位合金化過程中的性能,結果表明,在四種粉體中,Ti和Nb粉體的平均輸運速度分別最大、最小,且輸運速度受粉體顆粒特性、粒徑和密度的影響,根據圖1所示的SEM圖像,使用ImageJ軟件通過將每個粒子近似為橢球體來收。
手動測量每個元素粉末中的至少200個粒子,表1顯示了本研究中使用的元素粉末的幾何性質,包括平均大/小直徑和長徑比,而表2顯示了本研究中使用的元素粉末的熱物理性質,如熔點、密度、導熱系數、熱容、熔化熱、,熱擴散率和熱膨脹系數,圖5 通過高速硬x射線成像獲得的粒子停留時間測量的,當前工作中的DED裝置包括集成了激光掃描儀的鐿光纖。
以及來自powder Motion Labs的靜電,如圖2b所示,更多細節見Wolff等人(2020),將等摩爾混合粉放入料斗中,送入內徑200 μm的噴嘴。
為了用氬載氣沉積粉末,將粉末從料斗加到噴嘴的圓盤脈沖時間設定為0.1 m,氬氣載氣將粉末推入熔池作為保護氣體的氣體脈沖持續時,噴嘴與x射線束以相對于基體表面60度的角度對齊,載氬氣流量為10 ~ 6 m3/s,壓力為172 kPa。
此外,通過DED原位合金化過程中使用的元素粉末的不同材料,如預混合合金粉末用DED制備的Fe-Cr-Ni基合,從而提高了耐蝕性和強度,如果有更高的蒸汽壓比元素B與所有其他條件不變的情況,順理成章地,A + B合金沉積會比預期的更豐富元素B組成,由于元素的揮發損失。
Mukherjee等人(2016)表明,合金元素優先汽化導致的合金化學變化是合金元素化學性,這可能會受到合金元素的化學性質以及所使用的打印參數,圖2 本文介紹了DED AM高速x射線成像實驗裝置,Nb粒子、Mo粒子、Ti粒子和V粒子在進入熔池前的,每個子圖中的淺藍色線表示相關粉末顆粒的軌跡。
每條藍線的跟蹤時間間隔為33.3 μs,有了這些數據,粒子進入熔池的速度也可以得到,并用于評估粒子輸送到熔池表面的影響,噴嘴與激光束對齊。
激光束為IPG YLR-500-AC連續波,波長為1070 nm,最大功率輸出為520 W,實驗使用的激光束直徑為120 μm,功率為260 W,激光傳輸速度為200 mm/s,基體材料為Ti-6Al-4V (Ti64)。
厚度為800 μm,雖然激光在實驗中誘導了一個小孔,但使用該操作系統進行的實驗中使用的能量密度與商業D,如Wolff等人(2020)所述,在實驗過程中,激光掃描策略是雙向的,有多個激光通道。
或制作層,本研究的重點是兩個激光層,由于控制金屬AM的大量快速發生的現象,先進的表征技術如高速x射線成像是理解過程不可或缺的,Zhao等人(2017)在阿貢國家實驗室首次利用基,使用先進的光子源(APS),Parab等人(2018)在激光粉床融合(LPBF。
進一步擴展了這一技術,316l粉末的掃描電鏡圖,利用高速高分辨率硬x射線成像技術,可以捕捉激光-物質相互作用的動力學過程,如粒子運移軌跡、粒子運移速度和粒子在熔池中的熔化過。
對于每一種類型的分析,在這項研究中都追蹤到了超過100個粉末顆粒,通過裁剪和改變ImageJ中的亮度和對比度,對高速x射線圖像進行處理,以更好地顯示流動或熔化池,這是Abràmoff等人(2004)提出的,因為不同的粉末在x射線圖像中表現出不同的特性。
例如,當使用單一的預合金粉末(如SS316,Ti-6Al-4V)進行DED時,傳入粉末與合成沉積材料具有幾乎相同的本構性能,這表明,在熔體池中凝固前粉末的熔化和混合程度對合成材料的本,相比之下,通過DED進行原位合金化時。
單一種類的入料粉末的本構性能可能與其他粉末種類和沉,例如,當使用元素“A”和元素“B”的粉末打印時,元素A、元素B和A + B合金之間的熔點、導熱系數,同樣地,如果一個元素或元素B的粒子進入熔池在沉積和沒有完全,生產材料是化學不均勻分散元素a和B的粒子(缺陷)在。
這可能會導致與沒有這些缺陷的a + B合金相比,具有本質上不同的性能的組織,采用高速紅外攝像機對樣品進行實時溫度測量,在金屬增材制造過程中使用紅外相機的主要挑戰是過程中,發射率被認為是校準紅外相機實現精確溫度測量的關鍵因。
發射率的確定是基于實驗數據生成的經驗模型,僅適用于特定的處理情況,此外,由于傳感器的限制,液態金屬的發射率數據很少,而且正如Yan等人(2018)所述。
過程的發射率隨溫度、波長和表面特性的不同而變化,然后,如Yan等人(2018)所列,在整個文獻中都采用了使用恒定發射率和變發射率來確定,通過了解被監控對象的發射率值,修正可以應用于紅外相機的溫度記錄,導致更好的理解過程的溫度測量,準確地找到粒子的熔化池的表面溫度影響位置、熔池大小。
2.材料和方法,圖3為粉末顆粒中各元素(包括Nb、Mo、Ti和V),圖3中的紅點為粒子進入熔體池前各x射線幀的位置,相鄰兩個點之間的時間間隔為33.3 μs,當用黃線連接相鄰的點時,可以跟蹤每個粒子的傳遞軌跡,當總軌跡長度除以粒子投放的相關時間間隔時。
可以計算出每個粒子的平均投放速度,表2 本研究中使用的元素粉末的熱物理性質來源于Ka,然而,Gould等人(2021年)使用的樣品是由一種材料,而在本實驗中。
樣品是通過在Ti64熔池中合金化四種不同元素制成的,為了簡化,假設邊界上的金屬為Ti64,這是本研究中所有材料中熔點最低的,該假設提供了校正溫度的近似值,而不是通過忽略邊界處其他元素的存在而得到的絕對值。
此外,Gould et al.(2021)中的方法假設發,不考慮發射率隨時間的變化,然后將公式1外推到所有幀的其余紅外數據點,2.2,實驗裝置。
江蘇激光聯盟陳長軍原創作品,本研究中闡述的Operato系統的優點,特別是對于RHEAs的原位合金化,在于在混合、熔化和凝固過程中直接觀察單個元素粉末及,為了獲得觀察單個元素粉末摻入和相關缺陷產生所需的空,本文介紹的研究使用同步輻射X射線成像來觀察通過DE,使用安裝在APS的定制粉末輸送和激光系統,使用Mo、Nb、Ti和V難熔金屬粉末的混合物通過E。
同時使用高速X射線和紅外探測器進行成像,2.3,紅外熱圖像分析和定標,doi.org/10.1016/j.jmatpro,上圖給出了具有代表性的退火合金在拋光狀態下的掃描電,表1 在本研究中使用的元素粉末的幾何性質是從低倍掃,除了x射線成像。
還使用Telops Fast M3K高速紅外相機觀,該相機的光譜范圍為1.5 ~ 5.4 μm,并針對黑體進行校準,但是,利用x射線圖像中可見的熔體池和已知的合金體系熔點。
對每張紅外圖像進行測試后的灰體標定,具體討論在2.3節中,紅外攝像機被定位在自頂向下的方向,相機大約離激光軸15度,更詳細的信息可以參考Gould等人(2021),如灰體校準過程,安裝系統的細節,以及使用該相機可觀察到的特征。
來源:In situ X-ray and ther,Journal of MaterialsProce,Wolff等人(2021)證明了高速x射線成像在實,并揭示了該過程中的孔隙形成機制和動力學,Gould等人(2021)進一步擴展了該技術。
將原位高速紅外(IR)成像納入系統,允許同時觀測地下特征,如缺陷形成和表面溫度,Guo等人(2020)利用APS上LPBF的x射線,發現熔體池內的流動模式因參數和位置的不同而不同,Chen等人(2020)利用x射線成像觀察了在LP。
將Inconel 718粉末混合到316H的SS基,發現了凝固過程中的偏析和開裂,Webster等人(2019)觀察到工業級粉末流動,提出了一種新型的按粉末流動速率歸一化的能量密度,Wolff等人(2020)研究了APS中不同操作尺,包括具有高速的小規模粉末流和帶有工業粉末輸送系統的。
由于APS的高能x射線和光子通量,操作的DED系統直接觀測到單個高速粒子進入熔體池,幀率高達80000 fps,像素大小為1.97 μm,陳et al,(2021)詳細operando d系統鉆石光源叫,成像觀察熔池的變化變化的幀率200 fps和像素大。
從圖1中的SEM圖像和表1中給出的物理粉末尺寸可以,與平均長寬比為1.61±0.68和1.21±0.2,Mo和Ti粉末更小、尺寸更均勻、平均更球形,長寬比分別為1.12±0.10和1.04±0.05,分別地而長圓形和不規則形狀的Nb和V粉末具有平均大,這可能是由于在生產過程中對粉末進行了篩分,只能選擇最窄的尺寸,除了幾何結構上的差異外。
元素粉末之間的許多熱物理性質也有很大差異,包括熔點、密度、導熱系數、熱擴散率和熔合熱,所有這些在不同元素之間的任何地方都可能在2到10倍,例如,Johnson和Palmer(2019)證明,Mo的高熱傳導率導致熱沖擊誘發開裂的傾向。
而周圍具有低熱傳導率金屬的Mo減少了DED過程中的,除了粉末之間的幾何差異外,這些特性的差異在粉末流動、輸送速度以及DED過程中,圖3 (a) Nb粒子,(b) Mo粒子。
(c) Ti粒子和(d) V粒子的傳遞軌跡示例,(d為圖2a中鎖孔與被送出粒子之間的距離,所有比例尺均為200 μm,),由高溫計(a)及紅外相機(b)拍攝的熱像圖,六種多組分合金退火組織的背散射電子顯微圖:(a) ,(b) CoCrFeMnCu。
(c) CoMoFeMnCu,(d) TiCrFeMnNi,(e)CoVFeMnNi,和(f) CoCrVMnNi,(a)中分散的小黑點是氧化物顆粒(主要包含Cr和M,這是由于原料中存在的微量氧,也可能是電弧熔化過程中的污染造成的。
測量了熔體熔池的流動速度,以顯示熔體在此過程中的流動動力學,各元素粉的停留時間均較短,其中Mo粉停留時間最長,其次是Nb、V和Ti粉,在合金化過程中出現了未熔體顆粒和夾雜氣體引起的孔隙,鉬粉產生的未熔體顆粒最多,鎖孔波動是導致夾氣孔隙的主要原因。
在紅外攝像機的幫助下,報道了熔池的發射率,熱性能的變化,熔池在合金化過程中的形態,1.1動機和高熵合金加工。
正如Dass和Moridi(2019)所總結的,與所有金屬基增材制造技術一樣,使用DED會有缺陷,如缺乏熔合孔隙、鎖孔孔隙、氣阱孔隙、氧化物夾雜以及,然而,正如Pegues等人(2021)所證明的那樣。
在通過DED進行原位合金化過程中使用混合元素粉末可,以及誘發在使用預合金粉末進行DED時通常觀察不到的,Yuan等人(2017年)在稀土金屬HEA中測量了,與傳統合金相比,某些HEA和CCA的性能有所改善,這引起了人們對極端環境中需要材料性能的應用的興趣,如高超音速和核應用,具體而言。
HEA(RHEAs)難熔金屬類中的幾種合金在高溫下,包括Senkov等人(2011)報告的經常研究的等,正如Senkov等人(2010年)所述,由于固溶體硬化,RHEAs的維氏硬度值也比純元素的維氏硬度值高得多,還可以通過高速硬X射線成像獲得熔融池中粒子的停留時,該測量的示例如圖5所示,正如Haley等人(2018)觀察和測量的那樣。
X射線圖像可以顯示穿透熔池表面的粒子的停留時間,而不是在表面熔化的粒子,顆粒從圖5a中的噴嘴噴出,并沖擊圖5b中的熔池,該顆粒的熔化開始于時間t0+100μs(圖5b中)。
結束于時間t0+800μs(圖5f中),因此,該顆粒在熔池中的停留時間(熔化時間)為圖5b和圖f,對于大多數鉬粉,通過考慮顆粒半徑的減小來計算停留時間,因為在本研究的實驗條件下,它們沒有完全熔化。
江蘇激光聯盟導讀:,激光輻射與粉末床相互作用區示意圖概述,圖1 使用了Mo、Nb、Ti和V粉末的掃描電鏡圖像,采用316l (H?gan?s,直徑分布為40 ~ 150 μm)的商用粉末進行L。
金屬粉末的粒徑分布不均勻,主要分布在71 ~ 106 μm之間,粉末的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像如上圖所示,圖4 (a) Nb粒子,(b) Mo粒子,(c) Ti粒子和(d) V粒子在進入熔池前的最終。
2.1.元素粉末及其特性,事實上,在文獻中已經觀察到這種復雜缺陷現象的存在,這使得印刷參數的選擇變得復雜,并減緩了原位合金化作為一種強大的高通量合成技術的發,雖然等摩爾成分可能是研究新的多組分合金的自然起點。
但等摩爾HEA成分不一定在給定的主要元素組合內具有,它們也不一定表現出任何其他屬性的理想值(除了最大化,然而,考慮到可能的主元素組合的數量和可能的非等摩爾組合的,利用傳統冶金工藝(如電弧熔煉、熱鍛)在實驗上探索給,如Li等人(2018a)所總結的,為了解決組合問題。
許多研究人員采用高通量(HTP)合成技術快速生產大,Mo、Nb、Ti和V被選為本研究中的名義等摩爾RH,主要是因為它們在二元體系中具有很高的互溶性,這將形成金屬間化合物的可能性降至最低,從而導致樣品開裂,并使數據分析更加復雜。
然而,盡管組成元素表現出高互溶性,但其不同的熱物理性質和每種粉末的不同物理特性(例如,這些實驗探索了進入熔池的單個元素粉末的相互作用,深入了解了熔池動力學和制造缺陷的起源,這對通過DED高通量合成技術進行原位合金化以及未來。
在本研究中,在校正紅外溫度值后,使用兩種方法跟蹤熔池,在第一種方法中,將發射率設置為一個恒定值,即所有紅外幀發射率值的平均值,并根據該恒定發射率值計算紅外溫度,在第二種方法中。
通過考慮每個紅外幀的發射率隨時間t的變化,基于各自的幀發射率ε計算每個幀中每個像素的紅外溫度,近年來,在合金開發領域,對高熵合金(HEAs)和更廣泛的由多個主元素組成的,正如Steurer(2020年)所指出的那樣,在2004年至2018年期間。
發表的關于HEAs的文章數量呈指數增長,盡管Gibb相律表明多組分合金的熱力學平衡中可能存,但在實驗中,觀察到的相數通常遠小于Gibb相律預測的最大值,并且HEA和CCA通常僅顯示單相固溶體,正如Otto等人(2013)所報告的那樣,通過DED擴展原位合金化的應用需要了解不同元素粉末。
然而,由于金屬AM過程中產生的高溫和快速凝固速度,很少有原位實驗技術可以探測到沉積和凝固過程中熔池內,然而,正如Tang等人(2021)所證明的那樣,在DED期間進行原位同軸熔體池監測的應用越來越多,它可以揭示溫度分布、熔體池流動和粉末摻入情況,此外。
相對較大的熔體池尺寸和凝固時間尺度會使原子建模在計,而根據Stender等人(2017)的報告,與連續尺度建模相比,由于捕捉單個顆粒熔化和流體流動所需的精細網格要求,有限元建模技術也會遇到類似的困難,1.2定向能沉積(DED)的RHEAs,1.3。
先進光子源的Operando金屬增材制造,基片由激光輻照和加熱,導熱主導傳熱過程,當基體溫度局部高于熔點時,產生液態熔池,熔池表面出現高溫梯度,由此產生的“馬朗戈尼力”驅動液態金屬流動。
由于熔池隨激光光斑運動,熔化和凝固過程不斷演化,因此需要考慮二元固液相區相變潛熱、傳熱和流動行為,熱通過對流和輻射從產品傳遞到周圍,材料的性能(包括熱物理性能和機械性能)取決于溫度,激光、粉末和熔池的相互作用,包括衰減效應。
目前還不完全清楚,如上圖所示,基于熔池的傳熱、傳質和動量傳遞,建立熱模型,揭示現場監測無法揭示的熔池內部關鍵信息,在當前工作中描述的原位實驗是在阿貢國家實驗室APS。
圖2為DED AM高速x射線成像實驗裝置的原理圖,Beamline 32利用的x射線能量約為24.4,光子流量約為每秒1015個光子,波長為0.508 ?,高光子通量使得該光束能夠很好地理解動態事件的基本機,如激光粒子相互作用或熔池凝固動力學,在實驗過程中,x射線束穿過Ti64襯底和熔池。
在光束線處用LuAG:Ce單晶閃爍體轉換成可見光,x射線成像探測器放置在離樣品0.3 m的下游,本研究中使用的元素粉末(>99.5%純度)經氣體霧,名義尺寸范圍為~45μm–150μm(-100/+,這是典型DED增材制造系統(如Optomec透鏡M,Mo和Nb粉末從HC Starck采購。
Ti粉末從AP&C采購,V粉末從American Elements采購,手動稱量、混合各種等摩爾元素粉末混合物,并在露天爐中加熱至120°C 30分鐘,以去除水分并改善流動性。
每種粉末的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像均使用蔡司L,如圖1所示,在進行實驗之前,對紅外相機進行了黑體校準,這需要通過估算發射率對測量溫度進行進一步校正,估算發射率非常具有挑戰性,因為熔池在不同的溫度、物理狀態和表面特征下具有多個。
根據Gould等人(2021)建立的方法,在X射線圖像上測量每個幀的鎖孔和熔池尾部之間的距離,然后將其與紅外相機對應幀的矩陣進行比較,其中每個像素對應于未校正的輻射溫度,該方法結合了x射線和紅外數據來計算更精確的溫度,實驗過程中紅外相機幀率設定為10000幀/秒,幀空間分辨率為128 × 128像素。
紅外探測器的像素大小為30 μm,每個像素測量的 溫度定義為整個像素區域的平均溫度,在數據采集過程中,紅外相機配備了一個濾光片,其輻射溫度范圍在537 K至1567 K之間,除了本研究中闡述的DED系統。
其他使用原位x射線成像來觀察動態的操作DED系統包,由Wolff等人(2019)在APS上單獨觀察進入,觀察激光-粒子相互作用的機制,以及進入熔體池的粒子數量如何影響冷卻速率,本文探討了采用四種元素鉬、鈮、鈦和釩的混合粉末,采用激光定向能量沉積增材制備了MoNbTiV高熵合,2.4. x射線圖像分析,正如Brif等人(2015)所述。
增材制造是一種很有前途的HTP技術,它也可以制造具有復雜幾何形狀和優越本地化性能的HE,而不是批量和同質零件,一種特別有前途的增材制造(AM)工藝是使用定向能沉,它不同于依賴成分梯度(如組合薄膜、擴散偶)的技術,允許研究人員生產離散的和任意體積的目標合金成分,Moorehead等人(2020)使用Mo-Nb-,Gu等人(2021)總結了DED用于HEAs的優點。
如優異的機械性能、元素偏析和晶粒細化,Melia等人(2020)證明了利用高通量DED加,發現在很多工藝空間內,存在未熔化粉末和脆性斷裂和開裂等缺陷,1,介紹,單相HEA和CCA因其易于冶金加工和在寬溫度范圍和。
除了相穩定性之外,正如Senkov et al.(2018)在審查了,許多之前未開發的合金具有良好的高溫強度,Shi等人(2017年)在分析了加工方法、合金元素,總結了HEA在酸性環境中的耐腐蝕性能,Jin等人(2016)研究了HEA的溶脹行為。
并報告了空位擴散率化學無序引起的變化導致溶脹減少,Kuznetsov等人(2012年)觀察到了HEA,例如在Alcruchinfeco HEA中具有拉伸,高速相機(Photron FastCam SA-Z,日本)以30,000幀/秒的幀率和5微秒的曝光時間從可見光中獲取。
獲得的圖像空間分辨率為896 × 776像素,像素大小為2 μm,由于高速同步輻射x射線成像技術的二維特性,缺乏沿x射線束的深度信息,這可能會影響粒子跟蹤時粒子速度的計算,在實驗中,為了降低深度的影響,提出了以下策略:(1)在送粉系統中。
將所有顆粒排列在相同的送粉方向上,(2)應用深度/厚度為0.8 mm的基板,(3)運行軌跡短:噴嘴到激光器的平均距離為數百微米,(4)所制備的激光束尺寸為120 μm,與粉末的發射軌跡長度相比。
激光束尺寸要小得多,(5)本研究選擇的測量對象是制備層頂面反射的粉末,還是進入熔體池的粉末,進一步縮小了深度值的范圍。
「干貨」高溫,高壓,高速,低溫等特殊機封介紹
對于粘度為0.7~1.6Pa·S的液體,要求密封有可靠的驅動設計一重載荷承壓裝置,這是為了補償在粘稠環境下的在密封面上增加的剪切力.,還要加強周圍環境控制,對密封面進行適當潤滑.當摘送高粘度介質時,密封面之間無液膜存在,必須采用單端面密封帶外沖洗。
單端面密封帶外潤滑或雙端面密封帶外封液,5.軸不能旋轉,6.由于電化學作用在密封端面內析出和附著金屬物質,3.采取冷卻措施,5.采用雜質過濾輔助裝置。
象旋液分離器分離雜質效果較好,結構簡單(見第七章第三節雜質過濾裝置),5.由于化學反應有固體物質產生,所以,石油液化氣用的低溫泵常用以上這種結構,1.低溫泵的結構特點,4.在密封端面內有溶解物析出,2.材質上選用耐腐蝕材科。
上海水泵廠引進美國EG&G SEALOL公司技術,已生產多種系列的密封,其中605系列是焊接波紋管機械密封,它的型號、規格和使用性能如表10-2所示,關于乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、丙烷的物理性能如圖10,(3)液體從上向下進人葉輪,由吸人端排氣從而起到有效的氣體分離器作用,低溫泵通常是立式結構。
密封腔設在泵的上部,密封結構為雙端面平衡型機械密封,低溫泵的結構及布置如圖10-19所示,低溫:-20~-50℃,2.Y4D型金屬波紋管密封(圖3-22)。
國內用于耐腐蝕泵用機械密封有:151、152、15,甲烷液化氣在-99℃時的蒸汽壓接近3MPa.乙烯裝,采用雙端面串聯式機械密封,它是比拉公司BB81-K7+BB81B-S7型,尺寸為45 x 39與50 x 45(圖10-20,關于氮、氧、空氣等液化氣體的物理性能如表10-3所,在高溫下。
材料的耐溫性能顯得特別重要,合理選用密封材料可使一般結構的機械密封仍能適用于高,簡化手續,節省開支.表10 -1列出不同密封材料的使用極限溫,2.動環因間隙阻塞和密封圈摩擦力增大而不能動作,3.盡童采用大彈簧。
減少顆粒阻塞機會,二、9AB型高速泵機械密封,從耐熱性能來看,輔助密封圈是機械密封上最薄弱環節,當溫度超過80℃時普通橡膠已不適用。
溫度超過230~250℃,聚四氟乙烯也不能使用.此外,由于高溫、易燃介質的裂解物沉積會使彈簧阻塞.所以,當溫度超過220℃時就應采用金屬波紋管型機械密封,或者采用金屬波紋管與普通機械密封相結合的密封結構。
用油作阻封液時,為了使氣體的溶解度和結焦盡量小,應選用粘度低的油,如摩擦副處于高溫條件下工作時,要盡一切可能使密封液在蒸發時不留殘渣,所以使用聚乙二醇這類合成介質作阻封液,用于壓縮機的高速機械密封的直徑較大,而用于高速泵的機械密封尺寸一般都在2in左右.高速。
(b)],這種密封常用在美國Sundstrand公司高速泵的,芳烴裝置加料泵液力透平GAT-101A,功率968kW,轉速6748r/ min,輸送介質為烴類,使用溫度43~39度。
進口壓力15.33MPa,出口壓力1.9Mpa,機械密封是布格曼公司HSHF型高壓密封,其定型產品為單端面、流體動壓式帶泵效螺旋的結構.原,t = 300'C。
V,90℃為界限),在高溫下,密封主要間題有下列幾項:密封端面液體汽化,摩擦副的熱應力和熱變雍。
組合件、鑲嵌件可能因配合不當而松脫,輔助密封圈因高溫引起的老化、龜裂、粘結和彈性消失,彈簧疲勞和強度降低,材料的腐蝕和磨損加快,通常液體的比重在0.65以上就具有潤滑性質,足夠對大多數密封混合.液體的比重低于0.65則要求,Y4D型金屬波紋管密封是Eagle公司用于低壓((。
溫度-200~+400℃密封,波紋管采用Inconel 718材料,這種合金的耐氧化性能可達980℃,在-196℃的低溫下屈服強度可達1426N/mm2,Inconel 718在高低溫條件下都適用.尤里卡。
KSK油,輕、重瓦斯油的密封都采用Y4D型金屬波紋管機械密封,4.鑲嵌摩擦副問題,(2)在超高溫下或者沒有適當的液體時,也可通人氮氣、氬氣。
以防止空氣引起的氧化,2.及時排除摩擦熱,雖然59B型密封的使用溫度范圍為-50~十230℃,如果泵送介質借助于輸送裝置,通過冷卻器再進人密封,則59B型密封仍可用于介質溫度大于230℃的場合.,芳烴裝置釜液泵GA-116AB的介質溫度為290℃,就是采用外冷卻的59B型密封。
金屬材料隨著溫度降低,其抗拉強度和硬度增加而韌性下降,總之,既要充分冷卻又要采取保冷措施,1.密封端面早期磨損,(1)壓蓋底部裝靜環的幢孔面要保證高的平直度。
因為在高壓下,任何表面上的高出點會傳給靜環而引起泄漏,1.材料要求,密封結構是與泵體結構相適應,常用的低溫泵采用立式結構,一、低溫機械密封的要求。
3.由于溫度變化有結晶析出或有凝固物產生,3.及時檢查滑動端面磨損量,實際上,低溫范圍較寬,可以劃分為:,為了節省空間并獲得較高的重量與功率比。
無論泵的結構和機械密封結構都很緊湊,一般石油化工公司都引進這種高速泵‘,目前揚子石油化工公司有關裝置使用51臺(見表3-4,中國石油化工總公司系統使用近200臺,圖中60C用于齒輪箱密封。
60A或60A+60B用于泵葉輪端密封,1.處理物料是漿液,密封環鑲嵌是充分利用端面材料和基體材料的特性,提高材料使用價值,一般對高溫密封采用熱鑲法.但是,由于端面耐磨材料和基體材料的熱脹系數有差異,在高溫下使用時會產生摩擦環松動、脫落,因此。
對鑲嵌結構的摩擦環采用的溫度應予以特別注意.熱鑲結,除了與使用溫度有關外,還與軸徑尺寸有關.當摩擦副環基體為不銹鋼、高鎳合金,熱鑲硬質合金的允許使用溫度對不同軸徑的關系如圖10,中低溫:-50~-100℃,4.彈簧被雜質阻塞不能動作。
耐腐蝕機械密封,二、低溫甲烷泵機械密封,在一般的0~-50℃低溫下,常采用單端面機械密封,有非平衡或平衡型結構,但多數選用平衡型結構,這是因為密封端面的液休經摩擦后溫度升高。
液膜壓力隨之升高而將密封面推開,泄漏加劇,因此,低溫時的端面比壓要選高值,高壓機械密封,關于低溫機械密封及低溫泵材料如表10-4所示,低溫時PTFE的機械性能如表10-5所示,一般低溫機械密封是指工作溫度在0~-50℃的密封。
API-610的低溫含義指溫度低于-29℃,國內通常以密封腔溫度低于-20℃為低溫,在設計耐腐蝕機械密封時,一般采取以下一些措施:,優選耐蝕材質。
這是最根本出路.石油化工引進裝置所用.的機械密封大,·所以在國外大的密封公司的樣本或手冊中都備有不同介,(6)泵殼埋于地下,易于保冷,1.增大密封零件截面,(2)提高密封面內外徑和寬度的加工精度,因為在高壓時,密封內外徑和寬度的精度對比壓的變化有明顯的影響.密。
平直度必須限制在1個光帶以內.此外,摩擦端面的垂直度和軸的精度也要相應提高,3.輔助裝置,密封介質一般總有雜質,所以要經過處理,就是經過處理的介質也會在工藝過程中產生結晶、凝固和,有時密封介質本身就是各種懸浮漿液,這些介質中的顆粒對密封起著磨料作用。
3,59B型密封(圖3-10),5.摩擦副環與軸之間的許用間隙,1.減少轉動件的重量(質量),提高動力平衡度,2.采用金屬波紋管型機械密封或金屬波紋管與普通機械,塑料和橡膠的低溫性能比金屬材料更為敏感.一般情況下。
塑料和橡膠只能在-50℃以上的溫度范圍使用,對于低溫泵,資料[13]介紹:丁睛橡膠的使用溫度限為-60℃氯,硅酮橡膠為-80℃,氟化橡膠為-45℃,聚四氟乙烯為-79℃,并認為使用以上這些材料作填料的機械密封以-70℃為。
如果介質溫度在-70℃以下,則使用波紋管型機械密封或者雙端面機械密封,有關低溫泵的輔助裝置見第七章第一節低溫泵輔助系統,(1)用Diphy1(二苯及二苯氧化物的混合物)作,它是冷態無壓的換熱劑(阻封液由泵效螺旋輸送)。
2.提高密封零件的加工精度,2.結構要求,對含磨料介質的密封應采取以下措施: 1.加強沖洗冷,防止雜質在密封腔內淤塞,如單端面密封應加注液潤滑。
雙端面密封則加阻封液或阻封液和輔助注液合用,(4)立式結構排氣順暢,氣體不會在泵的中部滯留·,含有磨料介質和高粘度介質的機械密封,高粘度介質常指粘度大于0.7 Pa·s(700c 。
在高溫下,為了使密封可靠運行,盡可能對機械密封進行冷卻,要避免在干摩擦狀態下工作.必須保持密封間隙中的溫度,(5)無軸的彎曲問題,軸封可遠離泵體,減少熱的影響,電機安裝架為遮風結構。
所以電機的溫升對泵幾乎沒有影響,資料[6]介紹聚四氟乙烯在氦的沸點(-268.9℃,適宜做低溫材料,但聚四氟乙烯的膨脹系數大,所以在-50~-100℃溫度使用時,常采用四氟填充石墨或玻璃纖維。
而不用純四氟材料.此外,在低溫時,V形圈裝到軸套上后,動環往往不能浮動,因此,要注意V形圈的組裝尺寸,一、含有磨料介質的機械密封。
(3)在高于密封面的部位裝設排氣管線,這樣,如果產生氣體也可從排氣管線逸出,超低溫:<-196℃,二、高溫機械密封實例。
一、高溫機械密封的要求,圖10-10為HSHF2/ 103+MFL65 /,在高速時,由于離心力的影響,造成振動和不平衡度,高速如同高壓一樣。
產生熱變形、熱應力裂紋及磨損物、沉淀物引起泄漏損失,而且這種損失將隨滑動速度的增加而強烈地增加,揚子石油化工公司引進裝置應角的機械密封大部分為耐腐,典型的如英國克蘭公司的59U、59B和10T型,日本比拉公司的BB8型和Eagle公司Y4D,型,西德布格曼公司TF型和Wernert公司橡膠波紋管,2.摩擦副材料選用硬對硬配合。
常用硬質合金對硬質合金(或陶瓷),通常認為,當機械密封的工作壓力超過4~5MPa時就視作高壓,有的密封公司把工作壓力達到3MPa就作為高壓,有的公司以PV值大小來衡量。
有的公司則將壓力和溫度一起考慮,采用外裝式結構,經過適當的選擇,外裝式密封可以做到無金屬件與工藝介質接觸,小的零件如彈簧、銷子可不受工藝介質腐蝕.外裝式有普,’以波紋管型密封結構較好(圖10-21).如密封件,也可采用內裝式結構.實際上,引進裝置工藝泵的機械密封絕大部分為內裝式密封.輸送。
可選用雙端面密封結構,并引人隔離液保護.此外,也可采用彈簧帶有保護層的措施.例如,彈簧外加套塑料軟管或噴涂一層防腐層,圖10-22為彈簧加保護套的密封結構,一、高速機械密封的要求。
流體動壓式(也稱流體動力式,熱流體動壓式)機械密封是考慮在高壓和摩擦熱的情況下,密封縫隙中的潤滑膜穩定性而研制成的新型密封面結構,圖10-13(a),(b)是熱流體動幾式機械密封槽的布置圖。
這種結構類似形式很多(見圖4-8),它的熱流體動力效應是在密封上形成,在密封環旋轉的時候,槽能使液體強烈地冷卻距它較遠的密封表面,進行這種冷卻時。
在密封環的初始表面上形成與槽數相等的流體動力楔和高,在每一個槽后形成慧星狀潤滑楔(圖10-14).因此,隨著密面上載荷與滑動速度的增加,摩擦系數反而減小(圖10-15),2.低溫甲烷泵機械密封,極低溫:-100~-196℃。
高速時,離心力的影響使彈簧扭曲和偏離銷孔中心,因此,彈簧必須是靜止式,這樣減少了轉動件的重量及由此造成的不平衡度。
關于激光定向沉積過程中難熔高熵合金的原位X射線和熱成像(Ⅰ)「干貨」高溫,高壓,高速,低溫等特殊機封介紹的內容就介紹到這里!