航空發(fā)動機葉片長期處于高溫高壓和復(fù)雜的應(yīng)力條件下工作,會出現(xiàn)磨損、腐蝕、裂紋甚至斷裂等損傷。葉片損傷不僅危害飛行安全,同時維修工作也增加了飛行器運行的維護成本和時間成本。微束等離子弧焊（MPAW）作為薄壁件焊接領(lǐng)域的重要手段,在航空發(fā)動機葉片維修領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。利用微束等離子弧焊對葉片進行修復(fù)和再造可以節(jié)省時間成本和飛行器運維成本。在使用MPAW修復(fù)過程中對不同厚度、不同材料的葉片進行修復(fù)需要不同的輸入功率,航空發(fā)動機的正常運行也對修復(fù)葉片有較高要求。因此,對壓氣機葉片堆焊修復(fù)的關(guān)鍵工藝參數(shù)研究具有重要意義。首先,根據(jù)能量守恒、質(zhì)量守恒和傳熱方程分析等離子弧焊的熱源分布特征,利用三維建模軟件NX10.0進行三維數(shù)字建模,利用仿真分析軟件COMSOL Multiphysics建立組合熱源模型。對移動熱源的仿真可以得到焊接過程中的溫度場變化和傳熱規(guī)律,利用實驗數(shù)據(jù)對熱源模型的適用性進行了驗證。其次,對MPAW的修復(fù)工藝過程進行研究,以焊接過程中熱源移動速度為變量,在組合熱源模型基礎(chǔ)上進行仿真計算,得到不同參數(shù)下的仿真結(jié)果,結(jié)合工程經(jīng)驗數(shù)據(jù),對結(jié)果進行橫向?qū)Ρ确治?得到更優(yōu)的參數(shù)選擇。最后,根... 

【文章來源】：中國民航大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

等離子弧焊示意圖

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文12這些影響溫度場變化的因素中，在研究微束等離子弧焊的工藝參數(shù)時，其中焊接材料是可以固定的，材料的外形可以保持一致，因此在探究過程中可以將熱源模型固定，使用單一變量法進行研究。對于求解多個熱源對溫度影響的問題，在焊接過程中，多個熱源存在作用時，熱源的耦合作用效果符合熱源累積原理。即對于多個熱源存在情況下，某一區(qū)域的溫度等于每個熱源獨立在該區(qū)域產(chǎn)生溫度的總和。其表達式為：1,niiiTTrt(2.2)式中，ir為第i個熱源到計算區(qū)域的距離，it為第i個熱源對計算區(qū)域的而作用時間。2.1.4焊接傳熱的分析方法在使用微束等離子弧焊修復(fù)葉片的過程中，等離子弧將熱量集中在葉片的有一側(cè)，快速將焊絲熔化同時在葉片上形成熔池，熔化的焊絲變成液態(tài)滴落到熔池上與堆焊區(qū)形成一體，隨著熱源移動或葉片移動，熔池降溫冷卻，新的區(qū)域被加熱形成熔池并與滴落的焊絲熔合，同樣的過程重復(fù)進行，形成連續(xù)的堆焊效果，葉片上增加一層堆焊層。堆焊的示意圖如圖2-1所示。圖2-1葉片堆焊示意圖如圖2-1所示，上部是等離子弧焊噴嘴，噴嘴正下是發(fā)動機葉片，工作時等

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文14K——導(dǎo)熱系數(shù)；Q——熱量來源；ueIZ——對流散熱流速.2.2熱源模型的分析和選擇焊接熱源模型是表示焊件在時間和空間中熱輸入分布的一種數(shù)學(xué)表達式，針對不同的焊接工況選擇合適的焊接熱源模型是焊接過程數(shù)值模擬的關(guān)鍵。通常認(rèn)為用于模擬中的焊接熱源模型熱輸入是不隨時間變化的，即靜態(tài)焊接熱源模型。常見的靜態(tài)焊接熱源模型可根據(jù)焊縫特點和焊接熔深分為平面分布熱源和體積分布熱源。由于本論文針對等離子弧焊進行研究，其屬于熔化焊的一種，因此下面就熔化焊熱源模型進行介紹。2.2.1熱源模型分析數(shù)值模擬在發(fā)展過程中提出了眾多適用性不同的熱源模型，大致可分為均勻分布模式和高斯分布模式兩大類，各個大類下根據(jù)維度和種類又可以細(xì)分多種類型的熱源模型。數(shù)值模擬時焊接熱源的選擇直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此需要根據(jù)熱源特點和焊接的實際形態(tài)來決定熱源的選擇和利用，以及熱源模型的組合使用。對于熔深較淺的電弧焊、能量束或者火花焊，平面熱源模型適用性較好；對于使用激光、電子束進行深熔焊的可選擇綜合熱源模型；對于薄壁件的修復(fù)，二維表面熱源模型則具有較好的適用性。如圖2-2為高斯熱源和柱形熱源的組合熱源模型。圖2-2高斯熱源和柱形熱源的組合模型PavelicV等[49]在1969年提出了平面高斯分布熱源，并驗證了其在超薄板焊

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]航空發(fā)動機葉片流曲面重構(gòu)及修復(fù)方法研究[D]. 呂學(xué)庚.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019

碩士論文
[1]壓氣機葉片焊接修復(fù)夾具冷卻系統(tǒng)傳熱研究[D]. 袁振華.中國民航大學(xué) 2019
[2]面向PLASMA-FIX51的微束等離子弧穩(wěn)態(tài)過程數(shù)值模擬與實驗驗證[D]. 張琦.華中科技大學(xué) 2018
[3]航空發(fā)動機葉片型面激光掃描測量關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 俞輝.廈門大學(xué) 2018
[4]基于微束等離子熔覆增材制造的Fe25型合金組織性能研究[D]. 況詩婷.武漢理工大學(xué) 2017
[5]基于多項式擬合法的航空壓氣機葉片三維測量系統(tǒng)標(biāo)定研究[D]. 冀紅彬.河北工業(yè)大學(xué) 2017
[6]基于微束3D打印鐵基合金的工藝與性能研究[D]. 黃澤銀.武漢理工大學(xué) 2017



本文編號：3249386