激光再制造双料斗载气式送粉器的试验研究

作     者：冯立伟 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨洗陈

授予年度：2007年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

主      题：激光技术 送粉器 双料斗 超细粉末 混合粉末 激光熔敷 

摘      要：当前，以激光熔敷为基础的激光再制造技术已日臻成熟，在开展重大工程装备修复方面，产生了显著的经济效益和社会效益。送粉器作为激光再制造系统的重要组成部分，其关键的技术要求是能保证定量、稳定、均匀的送粉，所以送粉器的性能对熔敷层质量有很大的影响。 随着纳米材料的发展，多种微纳米级的超细粉末材料用于激光熔敷，它们可以显著地细化组织、减小应力，提高材料的强度、硬度和耐腐蚀性能。但超细粉颗粒尺寸极小，容易形成团聚体，不能用常规送粉器输送。在实际生产中，为避免形成团聚体，常先把超细粉末按一定比例与普通粉末混合，然后用常规送粉器将混合后的粉末送入激光熔池，采用这种人工混合方法，不仅混合粉末的均匀性得不到保证，而且易出现堵塞、挤压等现象，熔敷质量得不到很好的保证。因此，有必要研制一种新型的送粉器，重点解决混合送粉和超细送粉的难题。 设计新型的送粉器，需重点解决两个问题：超细送粉和混合送粉。为解决超细粉末输送问题，我们提出了一种超细粉末雾化机制。雾化后的超细粉末粒子间距大大增加，分子间作用力大大减小，基本避免了团聚现象。混粉装置是为解决粉末混合问题而设计的，在其内部超细粉末与普通粉末得到充分均匀的混合，最后从出粉口输出。 根据以上原理，在鼓轮式送粉器的基础上，设计并制作了一台双料斗载气式送粉器，该送粉器由送粉部分、气路部分、控制部分及装置柜等组成，可以进行一种粉末(包括超细粉末)的单独送粉，也可进行两种粉末的混合送粉。为检验该送粉器的性能，进行了气动送粉试验和激光熔敷试验，对获得的试验数据进行了分析，结果表明：该送粉器对粉末的输送具有良好的稳定性;送粉速率主要由粉轮转速决定;载气量对送粉速率的影响很小，试验范围为3L／min～8L／min;具有较强的远距离送粉能力，试验距离达25米;在熔敷试验中，各种工艺参数如激光功率、离焦量、扫描速率、送粉速率、载气量等对熔敷层质量有很大的影响，适当选取参数组合能获得优良的熔敷效果;测试了粉末利用率，达62％。 双料斗载气式送粉器基本解决了超细送粉和混合送粉问题，具有优良的实用性能，能够满足工业生产的需要。