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激光加工與機械密封的重要關係
發布日期:2017-01-16 16:00:12
      機械密封環所用的材料,一般是以WC為代表的各種硬質合金以及各種新陶瓷,如SiC、SiN等,它們都具有很大的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。激光加工加工是指利用高能量密度激光加工束對材料表麵進行去除材料的一種特殊加工方法。到目前為止,該方法廣泛應用的技術有激光加工切割、激光加工打孔、激光加工打標等。激光加工加工機械密封環表麵微凹坑,實現密封的高性能運行,已有一定程度的研究。由於激光加工加工是一種瞬時、局部熔化、氣化的熱加工,影響因素很多,因此精微加工時,精度和表麵粗糙度不易保證,必須進行反複的實驗,尋找優化的工藝參數及合理輔助工藝措施,才能保證加工質量要求。
    對於機械密封端麵改形及表麵處理,普通加工方法顯得嚴重不足。激光加工加工無疑是密封環端麵形貌改良的最佳方法。通過研究不同的激光加工器,不同的激光加工強度,不同的輔助條件來尋找一種合適的加工設備,國內外在這方麵都取得了一定的進步。Muller在1997年利用激光加工技術加工出了“液體回流式”流體潤滑機械密封的槽型,並采用有限元法分析了端麵之間流體的流動,以及通過試驗shiyan驗證了這種槽型能產生更大的承載能力。Etsion教授也利用激光加工技術進行密封表麵規則微凹坑的加工,刻出不同幾何形狀、大小和孔隙率的微凹坑如圖3所示,並對平均孔直徑為90μm,不等孔深2~26μm,孔隙率25%的激光加工紋理環進行了磨損試驗shiyan。在國內,天津激光加工研究所利用激光加工打標技術在陶瓷密封環上加工出了深度不等的螺旋槽。
    流體動壓型密封受到流體動壓軸承的啟示,通過在密封端麵上開槽、台階、斜麵、孔等主動利用流體動、靜壓特性。在端麵上開槽主要是開微米級的槽,深度大約3—5μm,略大於端麵問的間隙1μm。利用激光加工加工而成的非接觸式機械密封,其密封麵問的摩擦隻有流體之間的內摩擦,並且工作在流體潤滑狀態下,這就大大延長了機械密封的壽命。
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