三通道激光熔覆同轴送粉喷嘴气体速度场试验

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1、第２５卷第１期中国表面工程Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．１２０１２年２月ＣＨＩＮＡＳＵＲＦＡＣＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＦｅｂｒｕａｒｙ２０１２ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７９２８９．２０１２．０１．００９三通道激光熔覆同轴送粉喷嘴气体速度场试验赵维义，胡芳友，易德先（海军航空工程学院青岛分院航空机械系，山东青岛２６６０４１）摘要：在激光熔覆过程中，三通道同轴送粉喷嘴是关键部件，它利用惰性气体将金属粉末稳定地输送到熔池，同时形成保护流场，隔绝周围的空气。喷嘴气体流场对粉末的汇聚和高温区域的保护具有显著的作用，直接影响粉末利用率、金属材料性能和零件的成形精度。为了研究喷嘴保护流场特性，文

2、中采用粒子图像测速（ＰＩＶ）技术结合数值模拟计算，对自研的三通道同轴送粉喷嘴气体速度场分布进行了试验和分析。结果表明，喷嘴中心、内环和外环三个通道出口的气流速度一致时，喷嘴所形成的流场较为稳定，没有涡流存在。因此，粉末的汇聚性及对溶池的保护效果好；当外通道气流速度大于内通道时，在工件表面上出现旋涡，流场呈不稳定状态；随喷嘴与工件表面距离增加，有效保护范围减小。关键词：激光熔覆；气体流场；ＰＩＶ；同轴送粉喷嘴中图分类号：ＴＧ１７４．４；ＴＮ２４８文献标识码：Ａ文章编号：１００７９２８９（２０１２）０１００５１０５犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋狅犳犛犺犻犲犾犱犻狀犵犌犪狊犉犾狅狑犉犻犲犾犱狅狀犪犜犺狉犲

3、犲犜狌狀狀犲犾狊犆狅犪狓犻犪犾犘狅狑犱犲狉犉犲犲犱犻狀犵犖狅狕狕犾犲ＺＨＡＯＷｅｉｙｉ，ＨＵＦａｎｇｙｏｕ，ＹＩＤｅｘｉａｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｅｒｏＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＱｉｎｇｄａｏＢｒａｎｃｈ，ＮａｖａｌＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＱｉｎｇｄａｏＳｈａｎｄｏｎｇ２６６０４１）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ，ｔｈｅｔｈｒｅｅｄｕｃｔｃｏａｘｉａｌｐｏｗｄｅｒｆｅｅｄｉｎｇｎｏｚｚｌｅｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｓｔａｂｌｙｆｅｅｄｓｍｅｔａｌｐｏｗｄｅｒｔｏｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇｐｏｏｌ

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7、ｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｆｒｏｍｔｈｅｎｏｚｚｌｅｔｏｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅ，ｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｅｆｆｉｃｉｅｎｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｃｒｅａｓｅｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ；ｓｈｉｅｌｄｉｎｇｇａｓｆｌｏｗｆｉｅｌｄ；ＰＩＶ；ｃｏａｘｉａｌｐｏｗｄｅｒｆｅｅｄｉｎｇｎｏｚｚｌｅ护流场，使熔池及周围高温区域免受有害气体的０引言影响，并保护光学聚焦镜头免受飞溅的金属及粉［１３］三