关键词：反应釜;机械密封;磨损;数值模拟;传热;端面变形;端面强化
摘 要：干摩擦釜类设备的机械密封散热及润滑条件较差，其密封端面存在较大热力变形和磨损问题，对密封端面进行沉积类金刚石（diamond-like carbon,DLC）涂层强化，可有效降低摩擦系数并抑制端面热力变形以延长密封寿命。基于反应釜的密封结构和密封环的基体材料以及DLC特性，使用摩擦磨损试验机测试了不同厚度DLC涂层在变工况条件下与浸树脂石墨形成摩擦副时的摩擦系数和磨损率；采用实验获得的摩擦系数，利用有限元软件建立釜用机械密封热-结构耦合分析模型，分析了典型DLC涂层厚度下的端面温度场和变形场，结合实验结果针对DLC涂层的减磨效果进行了分析。分析结果表明，与无DLC涂层的摩擦副相比，DLC涂层具有优异的减磨效果，在不同p_cv值下DLC涂层最大能够使摩擦系数降低43.9%，使磨损率降低67.53%，稳态温度和变形分别平均降低18%和25%左右；6μm DLC涂层相较于2μm涂层形成的摩擦副性能更优，最大能够使峰值温度和变形进一步降低2.23%和2.52%。DLC涂层的使用令端面磨损率、稳态温度、变形量均得到降低，可为干摩擦釜用机械密封延长服役年限和提高密封稳定性提供借鉴。
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