激光熔覆同轴送粉喷嘴的研究状况

送粉喷嘴作为送粉系统的关键部件之一,直接影响着激光熔覆的效果。随着激光熔覆技术的发展,国内外对送粉喷嘴进行了深入研究,研制出了多种新型送粉喷嘴,有效的提高了熔覆效果和粉末的利用率。简要的概括了国内外对于同轴送粉喷嘴的研究进展以及送粉原理,分析了现有同轴送粉喷嘴现状,指出了现有送粉喷嘴存在的不足,提出加强送粉喷嘴的设计是加速送粉激光熔覆发展的关键问题之一,并对同轴送粉喷嘴的前景进行了展望。     

激光宽带熔覆光内送粉喷嘴研制

针对现有光外送粉宽带熔覆中金属粉末受热不均匀、光粉同轴耦合精度不高的问题,设计了一种光内送粉激光熔覆喷头。送粉装置位于激光熔覆喷头内部,四周被激光束包裹。为了实现在宽带激光束内部均匀地对熔池送粉,保证粉末受热均匀,粉末速度方向始终垂直于熔池,设计了一种分粉流道;应用FLUENT软件对粉束发散情况进行了数值分析,确定了出口粉管的间距尺寸;应用FLUENT软件对粉管内部流场进行分析,确定了装置内部分粉管路的尺寸,减少了出口处的紊流,达到了较佳的送粉效果。最后利用所研制的送粉装置进行了送粉实验,验证了其效果。     

激光熔覆陶瓷送粉器的研制

本文叙述了研制激光熔覆陶瓷送粉器的重要性以及它的结构特点。该激光熔覆陶瓷送粉器可用于普通氧化铝、微细氧化铝粉、石英粉等多种陶瓷粉的输送，送粉均匀连续，重复性好，控制准确方便。送粉量可在每分钟零点几克到几十克之间变化。     

激光内送粉熔覆表面质量研究

采用激光内送粉熔覆技术熔覆单道,探究激光功率、扫描速度和送粉率3个工艺参数对表面质量的影响,选择较优的工艺参数成形直墙薄壁件.结果 表明:激光功率对单道熔覆层表面质量有显著的影响,随着激光功率的增加,单道熔覆层上表面和侧面黏粉减少,上表面表面粗糙度降低,增大功率可以提高表面质量;随着扫描速度增大,单道上表面和侧面黏粉及...     

一种用于激光熔覆的旁轴送粉喷嘴的设计与应用*

送粉喷嘴是影响激光熔覆质量的关键部件。介绍了一种带有水冷模块、导引光和倾角仪的旁轴送粉喷嘴装置,它可以实现长时间稳定精密熔覆,显著提高了熔覆的效率和粉末利用率。通过与传统喷嘴熔覆效果进行比较,验证了该设计的可行性。     

送粉激光熔覆界面特性及熔覆层稀释率

通过调整扫描速度、送粉速率、熔覆材料颗粒度进行单道送粉激光熔覆试验 ,借助显微组织分析、扫描电子显微分析、透射电子显微分析 ,研究了工艺参数对送粉式激光熔覆层与基体间结合界面形态及界面附近组织结构的影响规律 :工艺参数对熔覆层稀释率的影响作用 ,提出熔覆层界面附近局部稀释率的概念     

同轴送粉激光熔覆件质量影响因素的研究

介绍了同轴送粉激光熔覆的工艺过程以及激光与金属粉末的作用机理,分析了影响熔覆件质量的主要因素。建立了粉末对激光能量的吸收表达式和稀释率的表达式,提出从材料特性和工艺参数方面改善熔覆件质量的途径。最后对同轴送粉激光熔覆成形研究中急需解决的关键问题进行了展望。     

送粉式激光熔覆粉末有效利用系数的影响因素

系统地研究了Ni基合金自动送粉激光熔覆工艺参数对粉末有效利用系数的影响规律，利用金相法检测了不同工艺条件下单道熔覆层的宏观参数，定量计算了单位质量熔覆材料的比能和实际输入的比能，根据这两个参数随工艺参数的变化规律，成功解释了在激光参数一定的条件下粉末有效利用系数随扫描速度的增大而增大，随送粉速率的增大而增大的变化规律。对粉末有效利用系数随扫描速度的变化出现最大值的现象也给出了合理的解释。     

卸载式激光同轴送粉喷嘴的研制

为了在激光快速成形过程中获得较高的粉末利用率并有效改善同轴喷嘴工作性能,研制了一种新型的载气卸载后送粉的激光同轴送粉喷嘴。应用气固两相流理论对卸载后的粉末被喷射出喷嘴后的粉末流场进行了分析计算,研究不同结构参数对粉末流场浓度分布规律及粉末流的汇聚性能（汇聚焦距和聚焦半径）的影响规律,并进行了送粉试验研究。结果表明：同轴送粉喷嘴的汇聚性能主要受粉末流汇聚角、喷嘴半径和宽度的影响,且汇聚角影响较大;同轴送粉喷嘴采用环形直通道渐缩送粉结构和卸载载气的送粉形式,粉末流的汇聚性能明显提高,可以有效地提高粉末的利用率。建立了粉末流简化物理模型,所建模型对同轴送粉喷嘴的设计和性能优化具有一定参考价值。     

同轴送粉激光熔覆中激光透过率研究

研究同轴送粉激光熔覆中激光透过粉末流机理,对激光制造工艺参数的优化及制造过程检测控制具有直接指导意义。重点研究粉末流沿粉嘴中心轴线方向的浓度分布,建立同轴送粉中粉末流浓度场理论模型,对粉嘴结构参数进行优化;基于Beer-Lambert定律,建立同轴送粉激光熔覆中激光透过粉末流的透过率数理模型,重点分析粉末流量对激光透过率的影响;开发一种测试同轴送粉激光熔覆中激光透过功率的系统。结果表明,出粉口宽度为0.4 mm且粉腔外壁倾角选为18°时,粉末流的几何形貌及汇聚性较好;在粉嘴结构参数一定时,粉末流量越大,对激光的衰减越强,激光透过率越低;激光功率选为200 W、300 W、400 W,粉末流量取0~50 mg/s时,理论计算结果与试验结果基本一致。     

激光熔融系统送粉喷嘴高温摩擦化学磨损行为及机制

激光熔融系统在使用过程中,高温环境下待加工粉末流会导致送粉喷嘴内壁严重磨损,而因设备结构复杂、影响因素众多等,送粉喷嘴的损伤机制尚不清晰。通过喷嘴损伤案例分析和摩擦磨损模拟实验,结合扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等表征手段,对激光熔融系统送粉喷嘴的磨损规律以及高温损伤机制进行研究。结果表明：送粉喷嘴出口处更靠近高温源,因而磨损较其他区域更为严重,其磨损形式由机械应力导致的轻微疲劳磨损和磨粒磨损转变为由摩擦化学主导的严重摩擦化学磨损;在温度-应力多物理场耦合作用下喷嘴材料发生的氧化反应导致界面疏松容易被机械去除;此外摩擦界面生成的脆性钛铜金属间化合物也是导致喷嘴出口处容易被磨损的原因之一。研究结果为高温下送粉喷嘴的设计和应用提供了理论支持。     

熔覆材料对高速钢刀具激光熔覆断屑台裂纹及硬度的影响

应用激光粉末熔覆技术,在高速钢车刀的前刀面上制备出断屑台。通过切削实验,对比普通高速钢车刀和含激光熔覆断屑台车刀的断屑效果,观察激光粉末熔覆断屑台的金相组织和形貌,测试激光粉末熔覆断屑台的热膨胀系数、物相和显微硬度。研究结果表明：具有激光熔覆断屑台的高速钢车刀,在切削过程中能够减小切屑的卷曲半径,从而使切屑更容易折断,实现有效断屑。用M2/WC-12Co粉末制作激光熔覆断屑台,能够实现激光熔覆层与高速钢基体的良好冶金结合,熔覆层无熔覆裂纹缺陷,熔覆层的硬度与高速钢车刀基体相近。M2/WC-12Co激光熔覆粉末适于制作高速钢刀具的激光熔覆断屑台。     

激光熔覆Ni基合金的工艺和组织研究

用5kWCO2激光器在45钢基体上进行了自动送粉的熔覆处理。通过宏观和微观分析表明，只有综合工艺参数和送粉量符合一定条件时，才能得到良好的熔覆层。     

激光熔覆信号采集系统开发

采用MPS-010602数据采集卡,实现对激光熔覆加工过程中蓝紫光、红外辐射、可听声三路信号同步采集。本文主要介绍基于LabVIEW软件开发平台数据采集程序与数据储存程序的设计。