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航炮零部件激光填丝焊熔覆一体化加工系统研发与工艺研究
航空机关炮因战斗力强、适合视距内空中格斗等优点,被广泛应用于战斗机上。炮身等零部件焊接质量影响作战性能,常用氩弧焊工艺存在变形量大、接头粗大、焊缝截面不饱满等问题。送弹滑板等零部件的磨损影响射击精度和服役寿命,常用等离子熔覆工艺存在热辐射大、熔覆层耐磨性较差等问题。可以用激光填丝焊和熔覆技术来改善,而现有激光加工设备安全性能不高、自动化程度低,并且只具备单一填丝焊或熔覆功能。针对上述问题,本文结合航炮零部件结构特点和加工工艺,开展激光填丝焊熔覆一体化加工系统研发及工艺研究,主要研究内容如下:<br>  首先:从功能性、安全...
航空机关炮因战斗力强、适合视距内空中格斗等优点,被广泛应用于战斗机上。炮身等零部件焊接质量影响作战性能,常用氩弧焊工艺存在变形量大、接头粗大、焊缝截面不饱满等问题。送弹滑板等零部件的磨损影响射击精度和服役寿命,常用等离子熔覆工艺存在热辐射大、熔覆层耐磨性较差等问题。可以用激光填丝焊和熔覆技术来改善,而现有激光加工设备安全性能不高、自动化程度低,并且只具备单一填丝焊或熔覆功能。针对上述问题,本文结合航炮零部件结构特点和加工工艺,开展激光填丝焊熔覆一体化加工系统研发及工艺研究,主要研究内容如下:
  首先:从功能性、安全性、智能化、辅助加工系统几方面对系统结构进行设计,完成了多自由度机械运动单元、送丝及送粉系统、焊缝监测系统、安全系统、一键启停系统、监控系统、自动换头系统和气路系统、水冷系统的设计;对整个系统进行中央控制设计,完成了自动、手动两种操作模式和PLC程序,填丝焊、熔覆程序的设计。并进行加工系统集成设计,完成了系统布局的设计。
  其次:基于一体化加工系统对炮身材料4mm厚TC4钛合金进行激光填丝拼焊实验,研究工艺参数对焊缝成形和接头性能的影响。研究表明:固定其他因素不变,一定范围内,随激光功率增加,焊缝熔深和熔宽呈增长趋势,熔深增幅较大;随送丝速度增加,熔深呈先增后降的趋势,焊缝表面堆高明显增加。随拼焊间隙、焊接热输入增大,接头的抗拉强度均呈现先升后降的趋势,过高的焊接热输入导致晶粒变粗大;拼焊间隙0.2mm和焊接热输入120 J.mm-1时的接头抗拉强度分别达到最大值,较母材分别提高了4.3%和7.45%。
  最后:基于激光填丝焊熔覆一体化加工系统在送弹滑板材料18Cr2Ni4WA钢表面激光熔覆制备Ni60涂层,研究工艺参数对熔覆层宏观形貌、截面尺寸、稀释率和显微硬度的影响,并对比分析熔覆层与基体的耐磨性。研究表明:在一定范围内,增大激光功率,熔覆层尺寸、稀释率均呈现增大的趋势,晶粒变粗大,硬度呈降低趋势;送粉速度加快,熔覆层高度呈增大趋势,稀释率变小,晶粒细化,硬度呈增大趋势;熔覆层组织由内及表依次为平面晶-胞状晶-柱状晶-等轴晶。熔覆层的相对耐磨性是基体的4.58倍。
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作者: 黄宇
学科专业: 机械工程
授予学位: 硕士
学位授予单位: 江苏大学
导师姓名: 冯爱新 罗敬文
学位年度: 2016
语 种: chi
分类号: TG456.7
在线出版日期: 2016年8月31日