航空压气机叶片修复夹具流道结构优化研究

纪玮¹，王冬¹，戴士杰^1,2

1. 河北工业大学机械工程学院2. 河北工业大学河北省机器人感知与人机融合重点实验室

摘 要：为保证TC4钛合金航空压气机叶片焊接修复质量,提高其焊接过程中的高温冷却速度至关重要,而提高夹具的水冷散热速度又是提高叶片冷却速度的关键。基于强化传热理论,在叶片修复夹具上设计了三角形螺纹流道,强制冷却水与夹具换热。通过有限元模拟,优化了流道结构,以增加冷却水单位时间内吸收热量Q₁,从而加快叶片高温冷却速度。针对叶片温度大于350℃的情况,分别研究了流道中螺纹螺距P（6～18）mm、牙型底部宽度A（2～6）mm及牙型高度H（0.3～1.2）mm对Q₁的影响。结果表明,Q₁随P、A增大而减少,随H增大而增加。当P=6mm,A=2mm,H=1.2mm时,夹具冷却能力最强,较光孔流道夹具,Q₁大幅增加,传热强化了52.90%。这表明三角形螺纹流道夹具具有良好冷却能力,对保证叶片修复质量有重要指导意义。

关键词：TC4钛合金叶片;焊接修复;水冷螺纹流道;强化传热;参数优化;