激光熔覆同步送粉器的研究现状

《激光熔覆同步送粉器的研究现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、激光熔覆同步送粉器的研究现状激光熔覆技术，是激光直接快速成形和激光绿色再制造的一种重要方法，它是在快速凝固过程中，通过送粉器向工作区域添加熔覆材料，利用高能量密度激光束将不同成分和性能的合金快速熔化，直接堆积形成非常致密的金属零件和在已损坏零件表面形成与零件具有完全相同成分和性能的合金层[1]。通过激光熔覆，可以无需借助刀具和模具就能从CAD文件直接制造出各种复杂的近净致密金属零件和在已经损坏的零件表面直接进行修复和再制造，以缩短开发周期，节约成本，降低能源消耗，在航空航天、武器制造和机械电子等行业具有良好的应用前景[2

2、]。激光熔覆加工根据材料的供应方式不同分为两大类：预置法和同步送粉法。同步送粉法工艺过程简单，合金材料利用率高，可控性好，容易实现自动化，是激光熔覆技术的首选方法，国内外实际生产中采用较多。在激光同步送粉熔覆工艺中，加工质量主要依赖的参数有：加工速度、粉末单位时间输送率、激光功率密度分布、光斑直径和粉末的输送速度[3]；其中粉末单位时间输送率和粉末的输送速度是由送粉器的输送特性决定的，送粉器是激光熔覆技术中的核心元件之一，它按照加工工艺向激光熔池输送设定好的粉末。送粉器性能的好坏直接影响熔覆层的质量和加工零件尺寸等，所以

3、开发高性能的送粉器对激光熔覆加工显得尤为重要。国内外的研究现状激光熔覆技术在工业应用和科学研究中具有重要的应用前景，送粉器的设计和开发是激光熔覆设备的关键技术之一。随着激光熔覆技术的快速发展，以及对熔覆层的加工精度和质量要求的提高，国内外相继研发了基于不同原理的送粉器。B.Grunenwald和St.Nowotny设计的转盘式送粉器[4]，是用刮板将转盘上的粉末推到凹槽内，再用载流气体将粉末输送走。L.Li和W.M.Steen设计的螺旋式送粉器[5]，是把螺杆置于料斗的底部，通过螺纹把粉末送到混合器，再用气体将粉末输送出

4、去。Atsusaka和MotohiroUrakaw设计的毛细管式送粉器[6]，是通过毛细管的振动来输送粉末，但是送粉率不可控制。AmitSuri和MasayukiHorio所试验的送粉器[7]，一路气体对粉末进行沸腾使之落入下部管道，另一路气体运输降下的颗粒，通过两路气流能够更好地控制送粉量。在国内，陈德善等研制了一种GL型辊轮式送粉器[8]，它是一种机械定量式送粉器，可以使粉末按着“先定量堆积而后输出”的基本程序进行输送，送粉量稳定，送粉粒度为320目以下，送粉进度可达±0.5%；闫江松等研制了一种容积式送粉器[9]，

5、在200目FNi07B材料输送的实验中，送粉量为0~40g/min，送粉误差为1.67%；田凤杰等设计的同轴送粉系统，能够输送功能梯度材料[10]，在粉末充分混合后运用刮吸式送粉机构将粉末输送，颗粒度为100~350目的粉末，其送粉量为2~25g/min，送粉误差3%以下；冯立伟等研究的双料斗载气式送粉器[11]，可实现单料斗运粉或双料斗同时送粉，且可实现2种粉末的混合输送，150目的Ni25与320目的WC混合粉末输送试验中，送粉量为5~20g/min；李艳丽等设计的螺旋送粉器[12]可实现7~60g/min的送粉量。

6、送粉器的结构原理和特性送粉器的功能是将粉末按照加工工艺要求精确的送入激光熔池，并确保加工过程中，粉末能连续、均匀、稳定地输送。针对不同类型的粉末要求，目前国内外已经研制的送粉器主要可以分为：螺旋式送粉器、转盘式送粉器、刮板式送粉器[13]、毛细管式送粉器、鼓轮式送粉器[14]、电磁振动送粉器[15]和沸腾式送粉器。其工作原理包括：重力场、气体动力学和机械力学等。各种送粉器的具体工作过程如下。1螺旋式送粉器螺旋式送粉器主要是基于机械力学原理，如图1所示，它主要由粉末存储仓斗、螺旋杆、振动器和混合器等组成。工作时，电机带动螺

7、杆旋转，使粉末沿着桶壁输送至混合器，然后混合器中的载流气体将粉末以流体的方式输送至加工区域。为了使粉末充满螺纹间隙，粉末存储仓斗底部加有振动器，能提高送粉量的精度。送粉量的大小可以由电机的转速调节。这种送粉器能传送粒度大于15μm的粉末，粉末的输送速率为10~150g/min。2转盘式送粉器转盘式送粉器是基于气体动力学原理，其结构如2所示，主要由粉斗、粉盘和吸粉嘴组成。粉盘上带有凹槽，整个装置处于密闭环境中，粉末由粉斗通过自身重力落入转盘凹槽，并且电机带动粉盘转动，将粉末运至吸粉嘴，密闭装置中由进气管充入保护性气体，通过

8、气体压力将粉末从吸粉嘴处送出，然后在经过出粉管到达激光加工区域。图2转盘式送粉器原理图3刮板式送粉器刮板式送粉器，如图3所示，它主要由存储粉末的粉斗、转盘、刮板、接粉斗等组成。工作时粉末从粉斗经过漏粉孔靠自身的重力和载流气体的压力流至转盘，在转盘上方固定一个与转盘表面紧密接触的刮板，当转盘转动时，不断将粉末刮下至接粉