【摘要】：金屬零部件在使用過程中由于疲勞等原因會產(chǎn)生裂紋,嚴重影響機械產(chǎn)品的使用、壽命和安全性等,為避免裂紋擴展造成的機械故障和工藝等問題,研發(fā)一種對初始裂紋進行修復的設備,具有顯著的應用價值。針對304金屬件表面微裂紋修復問題,參考現(xiàn)有的裂紋修復技術方法并結合實際應用場合的要求,形成了采用激光加熱結合同步送粉方式對表面微裂紋進行修復的實驗裝置框架。影響該實驗裝置實際修復效果的因素主要來自兩個方面,其中一個與激光有關,另外一個重要因素與送粉有關,如金屬粉末流動的穩(wěn)定性和匯聚性、輸送量等。首先,根據(jù)發(fā)現(xiàn)裂紋、加熱裂紋區(qū)、修復裂紋的加工要求,確定實驗裝置的基本構成。通過對比各種方法的優(yōu)缺點,選擇合理的裂紋檢測方式,根據(jù)相關影響因素對激光部分進行簡要設計,確定整體結構布局。然后對適用于該實驗裝置的送粉系統(tǒng)進行詳細設計。不同于常用送粉結構,為操作方便、加工靈活,該送粉系統(tǒng)需具有粉末儲存量小、粉末輸送穩(wěn)定而且不受系統(tǒng)位置變化的影響、與裝置的其他部分協(xié)調組合等特點。結合送粉系統(tǒng)設計和使用要求,修復加工時裝置與工件存在間距,采用氣固兩相流輸送方法將粉末送到工件表面。采用螺桿傳輸方式將粉末從送粉器內(nèi)取出,使粉末輸送量均勻可控,并采用同軸輸送方法將粉末準確輸送到加熱區(qū)。因此形成了由動力供應、送粉器、流量檢測、輸送噴嘴幾部分構成的輸送系統(tǒng)。并根據(jù)兩相流輸送理論,設計計算輸送管路的直徑和氣流速度,作為系統(tǒng)設計的基本參數(shù)。根據(jù)加工條件,設計了包含引入段和匯聚段的兩通道一體式同軸送粉噴嘴結構,利用Fluent對流體通道結構尺寸參數(shù)設計優(yōu)化,使得該噴嘴具有良好的流體匯聚效果,達到了設計要求,為相關噴嘴設計提供參考。此外設計了自重螺旋輸送錐形送粉器,根據(jù)經(jīng)驗公式對其組成件殼體、螺旋輸送桿進行設計計算,并用Fluent驗證了該結構的可行性。通過對比各種固體粉末流量檢測方法,基于光電法設計了流量采集系統(tǒng)并編寫上位機labview程序采集顯示信號,并驗證了采集系統(tǒng)運行的可行性。最后綜合上述設計計算,利用Creo建立輸送系統(tǒng)三維裝配圖校核輸送系統(tǒng)的連接配合,并利用3D打印制作試驗系統(tǒng)樣件。經(jīng)過調試,噴嘴輸送效果與模擬設計結果基本吻合,同時驗證了系統(tǒng)和送粉器設計的可行性。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG665

【參考文獻】

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本文編號：2671785