微束等离子弧焊枪结构设计

发布时间：2020-11-21 09:57

　　 民航发动机叶片服役过程中经常因气流冲刷,外物撞击等原因造成叶片外形尺寸缺失,目前发动机维修市场市值的40%以上是采用热表面技术修复发动机叶片,采用堆焊技术恢复叶片外形尺寸可有效降低发动机维修费用,减少飞机停场时间。等离子堆焊的等离子直径小、能量密度高、深宽比大等优点,广泛用于钛镍合金的焊接。本文以微束等离子弧焊枪设计为研究对象,对微束等离子的整体枪体设计以及关键换能部件枪嘴进行了有效的分析,微束等离子焊枪焊接工作时关键换能部件枪嘴的温度极大地影响了枪体的寿命。基于Fluent模拟软件,模拟了等离子枪嘴的传热与流动的运动规律,对流场、温度场进行了分析,研究了微束等离子枪嘴的流速对等离子电弧压缩效果的影响。对等离子枪嘴结构参数进行改变,改变压缩比、压缩角和稳流段参数,比较流场变化,结果得出压缩比L/d=1、压缩角度为45°、稳流段长度为2.6mm,符合理论尺寸参数的设计要求,为设计等离子枪提供了有利的依据。设计一款接触式传热的微束等离子弧焊枪,下枪体冷却水道向下的延伸,增大了接触散热的面积,从而减少了冷却液导热行程,改善了微束等离子枪嘴的冷却效果,钨极居中锁定装置由钨极夹、定心顶柱和定心套管组成,能够保证钨极和枪嘴同轴。从而使等离子焊枪能够稳定焊接。通过对成型的焊枪进行实验测试,结果得出焊接时等离子弧稳定不偏移,焊接接头表面无裂纹、无气孔、无塌陷,达到了发动机维修手册的技术要求。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V263;TG439.5
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 本文研究的目的及意义
    1.2 堆焊工艺的研究现状
        1.2.1 熔化极氩弧焊（MIG焊）
        1.2.2 钨极氩弧焊（TIG焊）
        1.2.3 高能束焊
        1.2.4 等离子喷粉堆焊
    1.3 国内外等离子焊接枪体的研究现状
    1.4 相关设备
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 微束等离子弧焊枪的设计要求
    2.1 焊接要求
    2.2 枪嘴的孔道形状的选择
    2.3 焊枪内水流量和气流量的计算
        2.3.1 焊枪的冷却水流量计算
        2.3.2 焊枪的离子气流量计算
    2.4 焊枪阴极选取及钨极夹紧定位设计
        2.4.1 焊枪的阴极选取
        2.4.2 焊枪的钨极夹紧定位设计
    2.5 密封结构的设计
    2.6 端帽的设计
    2.7 本章小结
第三章 微束等离子弧焊枪枪嘴的仿真模拟
    3.1 引言
    3.2 枪嘴的基本假定与数值计算
        3.2.1 枪嘴的基本假定
        3.2.2 数值计算
    3.3 流体动力学（CFD）软件Fluent的工作步骤
        3.3.1 模型及网格划分
        3.3.2 基于Fluent软件模拟步骤
    3.4 Fluent的模拟结果
    3.5 不同的流速分析
    3.6 等离子枪嘴结构参数变化分析
        3.6.1 等离子枪嘴L/d参数的变化影响
        3.6.2 等离子枪嘴压缩角的影响
        3.6.3 稳流区的模拟
    3.7 本章小结
第四章 微束等离子焊枪枪体的设计及制造
    4.1 引言
    4.2 微束等离子焊枪枪体的设计要求
    4.3 微束等离子焊枪枪体的设计
        4.3.1 微束等离子焊枪的结构
        4.3.2 微束等离子焊枪枪体的零部件设计
        4.3.3 微束等离子焊枪的其它零部件设计
    4.4 微束等离子焊枪的工作原理
    4.5 等离子焊枪实验检测结果
        4.5.1 冷却水水流量测试
        4.5.2 钨极对中测试
        4.5.3 焊接接头硬度测试结果
        4.5.4 叶片焊接无损检测
        4.5.5 叶片前后缘焊接工艺研究
    4.6 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
作者简介

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本文编号：2892842