发动机叶片堆焊修复工艺研究

发布时间：2017-08-06 15:08

  本文关键词：发动机叶片堆焊修复工艺研究

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【摘要】：航空发动机叶片属于薄壁易变形零件，是最容易发生故障的部位。发动机在高压高温工作的情况下，需要用钛合金或者是高温合金的材料来制造叶片。为了满足发动机的可靠性，，寿命的指标，发动机叶片必须具有精确的尺寸，以及完整的形状。 论文首先分析了航空发动机叶片堆焊修复国内外的研究进展，以及对本课题研究的意义。当前我国对于叶片顶端部位的修复主要采用堆焊，即先堆焊上合适的材料，再磨削到所要求的叶片高度。由于温度的急剧变化，会伴随有应力的产生。局部的组织晶粒也会发生变化，导致叶片的力学性能变化，严重的影响了飞机正常使用。所以对航空发动机的叶片进行修复，使其恢复到原来的力学性能，并且可以以足够的强度和韧性来承担飞行任务，是一项非常节约经济成本并且高效的模式。 其次，针对于本课题，提出一种新型柔性夹持的设计方案。在Inventor软件下对模型进行建立。利用有限元分析软件对普通叶片堆焊过程进行温度场、应力场模拟。并且分析了在运用新型柔性夹持，施加氩气冷却下的堆焊叶片温度场、应力场的情况。最后，对比了几种情况下的叶片表面有限元模拟的结果。 通过实验研究，运用自适应的柔性夹持方法，可以较好满足对堆焊叶片修复的需要，达到了固定牢靠，防止氧化渣飞溅的目的。TC4钛合金叶尖处的高温区域随热源的移动而向左移动。通过通入10L/min的氩气流量下，叶片在较短的时间内就可以达到安全的温度范围内，大大缩减了晶粒长大的时间，将冷却时间缩短40%左右，可以有效提高材料强度。应力场分布随时间的变化而增大，集中于叶尖处。采用氩气冷却的方法在一定程度上伴随着应力的产生。
【关键词】：热场分析 叶片 氩气冷却 应力场
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG455;V263.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 引言8-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 堆焊修复夹具的国内外进展11-16
• 1.3 堆焊温度场与应力场研究的国内外进展16-18
• 1.4 选题的目的和意义18-19
• 1.5 本课题主要研究的内容19-21
• 2 堆焊叶片失效分析21-25
• 2.1 熔化焊中常见的应力变形21-22
• 2.2 材料过热引起的缺陷22-23
• 2.3 堆焊缺陷23-25
• 3 堆焊柔性夹持技术研究25-32
• 3.1 传统柔性夹具25-26
• 3.2 柔性堆焊夹具方案研究及设计要点26-29
• 3.2.1 柔性堆焊夹具设计要点26-27
• 3.2.2 柔性堆焊夹具整体方案27-29
• 3.3 柔性冷却夹具主要结构研究29-30
• 3.4 冷却气体方案的设计30-32
• 4 堆焊温度场与应力场有限元分析理论基础32-41
• 4.1 堆焊温度场有限元分析特点32
• 4.2 温度场分析理论基础32-33
• 4.3 堆焊温度场有限元计算33-38
• 4.3.1 热源模型34-35
• 4.3.2 对流换热系数35-37
• 4.3.3 低温气体的换热37-38
• 4.4 堆焊应力与应变理论分析38-41
• 4.4.1 屈服准则39-40
• 4.4.2 热弹塑性基本理论40-41
• 5 柔性夹持冷却条件下温度场数值模拟41-52
• 5.1 几何模型的建立41
• 5.2 材料特性参数41-44
• 5.3 确定单元类型与网格划分44-45
• 5.4 移动热源45-46
• 5.5 柔性夹持冷却方案下温度场46-52
• 5.5.1 边界条件确定与施加46-47
• 5.5.2 堆焊温度场计算结果47-49
• 5.5.3 在氩气冷却条件下温度场49-52
• 6 堆焊应力场计算结果分析52-56
• 6.1 堆焊应力场52-54
• 6.2 氩气冷却应力场比较54-56
• 结论56-57
• 参考文献57-62
• 在学研究成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 陈裕川;;等离子弧焊技术的新发展(一)[J];现代焊接;2008年08期

2 陈裕川;;等离子弧焊技术的新发展(二)[J];现代焊接;2008年09期

3 方和平;柔性夹具的发展与应用[J];现代制造工程;2002年01期

4 张美玲;孙元雪;闫立东;;热分析技术的应用[J];化工中间体;2012年02期

5 唐东,成晔,蔡复之;柔性夹具及其设计方法研究[J];制造技术与机床;1999年02期

6 Xie Weining;He Yaqun;Zhu Xiangnan;Ge Linhan;Huang Yajun;Wang Haifeng;;Liberation characteristics of coal middlings comminuted by jaw crusher and ball mill[J];International Journal of Mining Science and Technology;2013年05期

本文编号：630318