激光光內同軸送絲熔覆快速制造技術研究.pdf

1、激光熔覆快速成形技術是一種成形致密金屬零件的新型制造方法。激光同軸送粉熔覆是該領域較成熟的工藝，但粉末利用率低(光外送粉利用率為20％-30%，光內送粉利用率為50%-80%)，而采用金屬絲進行熔覆時利用率可高達100%。本文針對送絲熔覆現(xiàn)狀中的不足，采用了一種中空環(huán)形激光光內同軸送絲熔覆工藝，該工藝金屬絲沿激光束中心線輸送，保證絲與激光的同軸性。
　　 在現(xiàn)有光內同軸送絲光頭的基礎之上，設計一種更便于調節(jié)的光頭，該裝置通過調整

2、環(huán)形聚焦鏡來移動焦點的水平位置，實現(xiàn)金屬絲與激光束的同軸耦合，由于采用光外調整方式，極大地提高了操作的安全性。
　　 利用設計的同軸送絲光頭進行熔覆試驗。研究了各個工藝參數(shù)對熔覆層表面形貌的影響，重點對離焦量、激光功率、掃描速度、送絲速度進行分析。試驗結果表明：熔覆成連續(xù)熔道的前提是選一個合適的負離焦量；送絲速度對熔覆層截面寬高的影響最顯著；工藝參數(shù)對熔覆層截面寬高的影響是相互的。通過正交設計優(yōu)化了工藝參數(shù)，并通過掃描方向性試驗

3、證明了光內送絲熔覆能有效地消除掃描方向的問題。
　　 對工藝參數(shù)和熔覆層的寬高比關系進行了數(shù)學模型的建立，進行了統(tǒng)計檢驗和試驗驗證，通過因素的主效應分析得出：激光功率與熔覆層寬高比是正相關關系；送絲速度對寬高比的影響最顯著，這與熔覆試驗的結果分析是一致的。
　　 基于優(yōu)化的工藝參數(shù)，進行了空心薄壁圓柱體的堆積，并對成形過程中離焦量和功率進行實時控制，最后得到的成形件表面質量較好、無坍塌、高度平整、微觀組織晶粒細小、均勻，