【摘要】：壓氣機(jī)葉片由于處在惡劣的工作環(huán)境,經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕、磨損和裂紋,危害飛行安全,對(duì)其進(jìn)行修復(fù)可減少葉片更換成本。TC4鈦合金作為壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片常用材料,對(duì)其葉頂磨損常采用微束等離子弧焊進(jìn)行修復(fù),使其恢復(fù)原有性能,但由于TC4鈦合金導(dǎo)熱性能差,熱量不易散失,高溫下極易與空氣反應(yīng),容易造成焊縫摻雜雜質(zhì),難以達(dá)到母材的固有強(qiáng)度,可靠性和安全性降低。因此,對(duì)葉片焊接修復(fù)夾具冷卻系統(tǒng)的研究具有重要意義。首先研究了微束等離子弧普通焊接(無(wú)冷卻)修復(fù)過(guò)程,采用平面雙橢圓熱源模型,利用COMSOL軟件建立三維移動(dòng)熱源焊接有限元模型,得到“葉片-夾具”系統(tǒng)瞬態(tài)溫度場(chǎng)分布,分析葉片和夾具間傳熱機(jī)理,得到葉片表面特征點(diǎn)的熱循環(huán)曲線,計(jì)算出冷卻時(shí)間,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了熱源的正確性。其次對(duì)氬氣橫吹夾具表面強(qiáng)制冷卻過(guò)程進(jìn)行仿真研究,建立熱場(chǎng)-流場(chǎng)耦合模型,分析冷卻系統(tǒng)的傳熱過(guò)程,對(duì)比與普通焊接條件下的冷卻時(shí)間,結(jié)果表明:采用氬氣橫吹夾具表面可帶走一定的熱量,但對(duì)于整個(gè)焊接熱循環(huán)其冷卻效果較小,且不同氬氣流速冷卻效果差異不大。進(jìn)而提出了氬氣垂直沖擊冷卻方式,研究了垂直沖擊冷卻方式下不同模型參數(shù)對(duì)冷卻性能的影響,確定后續(xù)仿真參數(shù)。最后建立夾具水冷流道模型,對(duì)比了采用模型參數(shù)下的水冷散熱與普通焊接下的冷卻時(shí)間,分析了不同冷卻水流速的冷卻效果。根據(jù)分析結(jié)果,結(jié)合前一章確定的沖擊模型參數(shù),選擇適合的冷熱源間距和冷卻水流速,建立水-氣復(fù)合冷卻聯(lián)合仿真模型,計(jì)算結(jié)果表明:采用水-氣復(fù)合冷卻方法可達(dá)到較好的冷卻效果,并對(duì)比了采用不同冷卻方法下的冷卻時(shí)間。根據(jù)仿真結(jié)果,搭建MPAW焊接實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)比了采用近似復(fù)合冷卻方法與普通焊接條件下的焊后試片堆焊層形貌,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用復(fù)合冷卻方法可減少熔池雜質(zhì)吸入,提升焊接質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V263.6
【圖文】：

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論題研究背景及意義空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)的“皇冠”，作為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心，發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)制造的 30%以上，由于其長(zhǎng)期工作于高溫高壓高負(fù)荷的惡劣環(huán)葉片發(fā)生表面裂紋、高溫氧化，尤其是葉頂部位所受離心力最大，最為脆損傷，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命和安全性能[1,2]，而由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片貌復(fù)雜，制造難度大，因此價(jià)格十分昂貴，更換成本高，所以近年來(lái)通常行評(píng)估和檢測(cè)，對(duì)具有修復(fù)價(jià)值的葉片修復(fù)其表面缺陷，恢復(fù)其原有形貌接更換葉片，可帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益。

修復(fù)研究現(xiàn)狀于在工作狀態(tài)中受高溫、腐蝕、沖擊磨損等，使自身形貌受損而造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障，危害飛機(jī)安全。近年來(lái)，常對(duì)其進(jìn)行修復(fù)來(lái)代而葉片修復(fù)技術(shù)一直是發(fā)動(dòng)機(jī)維修領(lǐng)域的重點(diǎn)。國(guó)外學(xué)者對(duì)于葉較為成熟，1998 年，德國(guó)的研究學(xué)者 Berger U 等[9]針對(duì)堆焊修復(fù)去除問(wèn)題，提出了一種主要用于鈦合金和鎳基合金等材料的多軸基于三維光電傳感系統(tǒng)，建模仿真并規(guī)劃切削路徑。2001 年，美提出利用激光直接成型技術(shù)修補(bǔ)磨損的葉片尖端，利用同材質(zhì)粉顯著成本。隨后，Orchowski 等人[11]通過(guò)對(duì)表面異物撞擊受損的 ，研究不同的磨削修復(fù)深度對(duì)修復(fù)后葉片性能的影響，描述了球征。

術(shù)在葉片修復(fù)上的應(yīng)用。隨后行規(guī)劃，考慮了弓高誤差等對(duì)焊王浩等[22]提出了一種受損葉片再數(shù)字化模型，再采用激光熔覆技損葉片扭曲變形，可導(dǎo)致熔覆材]提出了葉片自適應(yīng)曲面重構(gòu)方優(yōu)化模型。董瑤等[24]提出一種改術(shù)研究現(xiàn)狀焊接電流小于 30A 的熔入型焊影響區(qū)小。(2)電弧穩(wěn)定，挺度較

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本文編號(hào)：2775570