逆向工程和激光技术在叶轮修复中的应用

摘要

叶轮是离心泵的核心零件，也是最易磨损失效的零件，其运行状态直接影响泵产品的性能和效率。工程中经常遇到因叶轮的磨损而导致泵无法正常工作，造成企业停产或者项目停滞的情况。文章以某企业损坏的叶轮为例，提出了通过逆向工程和激光技术对损坏的叶轮进行修复的方法。主要的研究内容如下： （1）提出了叶轮修复的技术路线，即：第一步，采用三维激光扫描仪采集数据；第二步，通过CATIA软件进行逆向建模获得机械加工数据；第三步，使用激光熔覆技术对叶轮进行修复；最后进行机械加工，完成叶轮的修复； （2）论述了采用非接触式激光三维扫描仪采集叶轮结构数据的方法；按照不同的对齐方式，分别对开式叶轮和闭式叶轮进行整体扫描和部分扫描，并使用Geomagic Studio软件对采集到的叶轮点云数据进行剔除异常点、去除噪声点、点云拼接、点云补齐等处理； （3）论述了使用CATIA软件的数字化外形编辑器模块、自由曲面模块以及快速曲面重构模块对叶轮的点云数据进行曲面拟合的方法，并通过距离分析、箭状曲率分析、等照度线分析等功能对生成的曲面曲线进行质量评价。 （4）对比分析了激光熔覆常用的几种粉末材料，提出了采用Ni60A自熔性合金粉末在与叶轮同材料的316L基体试样进行激光熔覆的工艺。采用该工艺对开式叶轮进行熔覆修复，进而根据逆向工程获得叶轮数据进行机械加工，完成叶轮的修复。 （5）提出了经过实验验证的最佳工艺参数，即激光功率1500W、扫描速度4mm/s、送粉量6r/min、搭接率40%。

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插图索引

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及其意义

1.2 逆向工程简介

1.3 激光技术简介

1.4 叶轮的损伤失效形式

1.5 本课题研究内容

第2章 叶轮数据的采集

2.1 逆向数据的采集方式

2.2 叶轮的功能和结构

2.3 采集方式和采集设备

2.4 叶轮的数据采集过程

2.5 本章小结

第3章 叶轮数据的处理

3.1 Geomagic Studio简介

3.2 基于Geomagic Studio点云数据处理

3.3 本章小结

第4章 叶轮的模型重构

4.1 逆向工程常用的曲线和曲面

4.2 基于CATIA的模型重构

4.3 本章小结

第5章 叶轮的修复加工

5.1 加工的材料及设备

5.2 试样的制备及性能检测方法

5.3 工艺参数对熔覆层性能的影响

5.4 叶轮的激光熔覆修复及加工

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

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