KMN鋼壓縮機葉片激光熔覆修復(fù)及后續(xù)加工特性研究.pdf

1、離心式壓縮機作為一種重要的能量轉(zhuǎn)換機械裝置，廣泛應(yīng)用于能源、電力、石油、化工、天然氣輸送、冶金等行業(yè)，在國民經(jīng)濟及國防軍事領(lǐng)域占有重要地位。隨著我國可持續(xù)發(fā)展重大戰(zhàn)略的推進(jìn)，蘊含著高附加值的損傷、退役離心壓縮機葉輪再制造研究越來越受到重視，損傷葉輪再制造是充分利用我國豐富可再制造資源、解決資源匱乏問題的有效途徑之一。損傷葉片高質(zhì)量激光熔覆成形修復(fù)及修復(fù)部位高效機械加工是實現(xiàn)離心式壓縮機再制造的前提。
　　為此，以典型壓縮機葉輪材料

2、KMN鋼為基體材料，通過有限元仿真及試驗研究相結(jié)合的方法制備性能優(yōu)異的FeCr合金激光熔覆層。研究激光熔覆層切削加工性能，基于灰色關(guān)聯(lián)度對熔覆層及KMN鋼銑削加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。針對FeCr合金激光熔覆層銑削加工振動劇烈的問題，通過添加異質(zhì)元素研究具有抑振性能的合金粉料配方，并進(jìn)行有效性驗證。研究銑削加工對激光熔覆層殘余應(yīng)力狀態(tài)的影響規(guī)律，通過調(diào)整銑削參數(shù)實現(xiàn)激光熔覆層應(yīng)力狀態(tài)主動控制。針對典型KMN鋼葉片預(yù)置損傷部位完成激光熔覆成形修復(fù)

3、及修復(fù)部位五軸聯(lián)動數(shù)控高效加工。
　　因服役環(huán)境惡劣，壓縮機葉片一般需要具有較高的硬度、耐磨及耐蝕性。首先基于ABAQUS及其用戶子程序建立激光熔覆有限元模型，使用該模型仿真優(yōu)化獲得以激光熔覆層較小殘余應(yīng)力及較低稀釋率為目標(biāo)的工藝參數(shù)組合;隨后使用該參數(shù)在KMN鋼上制備FeCr合金激光熔覆層，并對其主要性能進(jìn)行分析測試，結(jié)果表明所得熔覆層與基體冶金結(jié)合，無氣孔、裂紋等缺陷，且硬度、耐磨及耐蝕性均有顯著提升。
　　具有較高硬度

4、、耐磨性的激光熔覆修復(fù)層一般需經(jīng)過后續(xù)機械加工方可滿足裝配精度要求。首先對FeCr激光熔覆層進(jìn)行銑削加工試驗，分析其切屑形貌、振動信號及切削力等特征，獲得其銑削加工特性;隨后基于灰色關(guān)聯(lián)度分析，以銑削力、表面質(zhì)量及金屬去除率為目標(biāo)進(jìn)行熔覆層銑削參數(shù)優(yōu)化，獲得適于FeCr激光熔覆層的銑削加工工藝參數(shù)。
　　FeCr激光熔覆修復(fù)層銑削加工過程振動較嚴(yán)重。為此，以兼具優(yōu)異硬度、耐磨性及減振性能的合金粉料配方為目標(biāo)，研究異質(zhì)添加元素對熔覆

5、層主要物理力學(xué)性能的影響，通過薄壁件上熔覆層側(cè)銑加工試驗分析異質(zhì)元素對熔覆層減振性能的影響，對比獲得具有有效抑振作用的激光熔覆合金粉料配方。
　　殘余應(yīng)力狀態(tài)對激光熔覆修復(fù)工件服役壽命有顯著影響。為此，對經(jīng)側(cè)銑加工薄壁件上的激光熔覆層沿深度方向殘余應(yīng)力分布趨勢進(jìn)行測試，分析得到軸向切深、每齒進(jìn)給量對激光熔覆層殘余應(yīng)力分布狀態(tài)的影響規(guī)律;建立銑削加工有限元模型，通過由仿真獲得的切削參數(shù)對銑削力、切削熱的影響闡述銑削加工對熔覆層殘余應(yīng)