密排閉式葉輪具有封閉空腔、內(nèi)流道等特征結(jié)構(gòu),在工程領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。激光熔覆成形是一種快速成形技術(shù),具有能直接成形復(fù)雜金屬薄壁零件、制造流程短、材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)。密排分布的葉片結(jié)構(gòu)流道間間隙狹窄,故存在位置干涉問題。目前針對(duì)開式葉輪激光成形工藝研究較多,但對(duì)于閉式葉輪這種封閉結(jié)構(gòu)尚未有較好的激光熔覆成形方案。本文針對(duì)密排閉式葉輪中的封閉空腔、薄壁橋接,葉片間距小等結(jié)構(gòu)特點(diǎn),利用中空激光光內(nèi)送粉技術(shù)進(jìn)行熔覆成形研究。本文構(gòu)建一套激光熔覆成形系統(tǒng),進(jìn)行單道實(shí)驗(yàn)研究熔覆基礎(chǔ)工藝。結(jié)果表明熔覆層質(zhì)量與離焦量、激光功率、掃描速度、激光偏轉(zhuǎn)角等因素相關(guān)。激光偏轉(zhuǎn)角的存在會(huì)使得熔道最高點(diǎn)偏離中心,在0°-30°范圍內(nèi),熔覆層最高點(diǎn)偏移量隨偏轉(zhuǎn)角的增大而增大。工藝參數(shù)對(duì)熔覆層高度影響主次關(guān)系為:送粉速度、掃描速度、激光功率;對(duì)寬度的影響主次關(guān)系為:離焦量、激光功率、掃描速度。針對(duì)斜向熔覆工藝,提出了斜向分層方法,建立斜向分層熔覆高度與實(shí)際提升量關(guān)系模型。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了斜向錯(cuò)位成形直墻的可行性,激光軸線偏轉(zhuǎn)在30°以內(nèi),均能夠成形垂直度較好的直墻,無明顯向外側(cè)生長的跡象。對(duì)熔覆過程中橋接成形模型進(jìn)行ANS...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 葉輪制造方法現(xiàn)狀
        1.2.2 激光成形復(fù)雜金屬構(gòu)件現(xiàn)狀
        1.2.3 存在問題
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 激光熔覆成形系統(tǒng)構(gòu)建
    2.1 激光熔覆成形系統(tǒng)組成
        2.1.1 光內(nèi)送粉噴頭
        2.1.2 層高檢測(cè)系統(tǒng)
        2.1.3 IPG YSL-2000-TR光纖激光器
        2.1.4 GTV PF 2/2M型送粉器
        2.1.5 KUKA機(jī)器人系統(tǒng)
        2.1.6 制氮系統(tǒng)
        2.1.7 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料及熱處理系統(tǒng)
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.2.2 熱處理設(shè)備
    2.3 試樣制備及檢測(cè)設(shè)備
        2.3.1 制樣設(shè)備
        2.3.2 金相組織觀測(cè)設(shè)備
        2.3.3 力學(xué)性能檢測(cè)設(shè)備
    2.4 本章小結(jié)
第三章 光內(nèi)送粉斜向熔覆工藝研究
    3.1 斜向熔覆成形工藝研究
        3.1.1 斜向熔覆環(huán)形激光能量分布
        3.1.2 光粉耦合特性
    3.2 工藝參數(shù)對(duì)斜向熔道的影響
        3.2.1 離焦量對(duì)熔覆層形貌影響
        3.2.2 激光偏轉(zhuǎn)角度對(duì)熔覆層形貌的影響
        3.2.3 速度對(duì)熔覆層形貌影響
        3.2.4 激光功率對(duì)熔覆層形貌影響
    3.3 本章小結(jié)
第四章 閉式葉輪關(guān)鍵技術(shù)研究
    4.1 斜向錯(cuò)位分層堆積技術(shù)
        4.1.1 斜向錯(cuò)位分層方法及偏移模型
        4.1.2 斜向熔覆層高提升誤差分析
        4.1.3 斜向錯(cuò)位分層模型驗(yàn)證
    4.2 中空激光溫度場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)仿真
        4.2.1 光源加載方式和邊界條件設(shè)定
        4.2.2 熱源加載位置設(shè)定
        4.2.3 不同功率溫度場(chǎng)仿真
        4.2.4 不同功率下殘余應(yīng)力仿真
    4.3 薄壁墻端點(diǎn)缺陷消除方法
    4.4 本章小結(jié)
第五章 整體閉式葉輪激光熔覆成形
    5.1 斜向橋接封蓋與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
        5.1.1 工藝模型驗(yàn)證試驗(yàn)過程
        5.1.2 橋接封蓋結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)
    5.2 閉式葉輪激光熔覆成形方案
    5.3 葉片結(jié)構(gòu)熔覆成形
        5.3.1 葉片熔覆軌跡規(guī)劃
        5.3.2 分段跳轉(zhuǎn)熔覆生長工藝
        5.3.3 首末端缺陷補(bǔ)償驗(yàn)證
        5.3.4 實(shí)驗(yàn)與檢測(cè)分析
    5.4 閉式葉輪輪蓋橋接成形
        5.4.1 斜向橋接搭接量計(jì)算
        5.4.2 實(shí)驗(yàn)過程
        5.4.3 成形件檢測(cè)
        5.4.4 增減材復(fù)合加工
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表的論文及科研成果
致謝



本文編號(hào)：3890868