钛合金激光快速修复送粉系统研制与工艺研究

发布时间：2017-03-28 02:13

  本文关键词：钛合金激光快速修复送粉系统研制与工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：激光快速修复技术是基于激光熔覆和快速成形技术发展起来的高新制造技术，具有能量可控、无模具、近净成形和柔性化程度高等独特优点，为复杂昂贵零件的修复提供了一条崭新的途径。该技术利用激光照射形成的熔池使熔覆材料与待修复基体形成冶金结合从而完成修复工作，在这个过程中，送粉系统能否将粉末颗粒准确、均匀、平稳地输送到熔池当中对修复效果具有重大影响。 送粉系统主要包括同轴送粉喷嘴和送粉器。送粉喷嘴的设计首先采用流体分析软件Fluent对其粉末流场进行了数值模拟，并依据该模拟结果确定了送粉喷嘴设计的关键参数，其次考虑到送粉喷嘴距熔池、激光束较近，在结构设计中采用了双层冷却结构和四孔式送粉方式来保证其工作的稳定性与持续性。送粉器的设计以固气两相流作为理论支撑，通过控制粉盘转速实现对送粉量大小的精确调节，并加装了遮光防护装置以保证辅助设备的正常运行。 为验证送粉系统的可靠性与有效性，进行了粉末汇聚、粉末利用率、表面质量和修复成形实验。粉末汇聚实验验证了送粉喷嘴的实际汇聚效果；粉末利用率实验则是探索了不同功率、扫描方向、扫描速度等对粉末利用率的影响，为修复工艺参数的优化提供了依据；表面质量实验是将送粉系统与激光发生等设备连接起来进行的探究性实验，研究了不同功率、扫描方向、扫描速度等对修复件表面质量的影响；修复成形实验是在优化送粉工艺参数的基础上进行的实际修复实验，从实际修复的角度验证了送粉喷嘴与送粉器的良好性能。
【关键词】：激光快速修复 固气两相流 FLUENT 同轴送粉喷嘴 送粉器
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH237;TN249
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 国内外研究现状15-20
• 1.1.1 国外研究现状15-17
• 1.1.2 国内研究现状17-20
• 1.2 选题意义20-21
• 1.3 主要研究内容21-22
• 第2章 固气两相流理论22-27
• 2.1 固气两相流的基本概念22
• 2.2 固气两相流的特性参数22-25
• 2.2.1 介质含量22-23
• 2.2.2 混合体的浓度和密度23-24
• 2.2.3. 沉降速度和悬浮速度24-25
• 2.3 固气两相流数值计算模型25-27
• 第3章 同轴送粉喷嘴的分析与设计27-40
• 3.1 同轴送粉喷嘴的工作原理27-28
• 3.2 数值计算模型的建立28-30
• 3.2.1 物理模型28
• 3.2.2 网格划分与边界条件设置28-30
• 3.3 数值计算模型的求解30-31
• 3.3.1 计算求解设置30-31
• 3.4 数值计算结果的分析31-38
• 3.4.1 送粉口大小的模拟分析31-35
• 3.4.2 送粉通道收缩角度的模拟分析35-38
• 3.5 本章小节38-40
• 第4章 送粉器与遮光保护装置的设计40-52
• 4.1 国内外送粉器常见种类40-43
• 4.2 刮吸式送粉器的设计43-46
• 4.2.1 送粉器的整体结构设计43-44
• 4.2.2 关键部件的设计44-46
• 4.2.3 传动结构设计46
• 4.3 遮光装置46-51
• 4.3.1 温度测量实验47-49
• 4.3.2 遮光保护装置49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 送粉系统的实验研究52-73
• 5.1 实验设备52-53
• 5.2 粉末汇聚实验53-56
• 5.2.1 粉末汇聚性实验53-55
• 5.2.2 粉末汇聚定量分析实验55-56
• 5.3 粉末利用率实验56-68
• 5.3.1 粉末利用率的计算方法57-58
• 5.3.2 单道多层条件下粉末利用率实验58-63
• 5.3.3 块状条件下粉末利用率实验63-68
• 5.4 表面质量实验68-71
• 5.4.1 激光功率对表面质量的影响68-69
• 5.4.2 搭接率对表面质量的影响69
• 5.4.3 扫描速度对表面质量的影响69-70
• 5.4.4 送粉量对表面质量的影响70-71
• 5.5 快速修复成形实验71-72
• 5.6 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-80
• 致谢80-82
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文82

【参考文献】

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本文编号：271520