基于光內(nèi)送粉的激光熔覆快速成形技術(shù)研究.pdf

1、激光熔覆快速成形技術(shù)結(jié)合了激光熔覆與快速成形(Rapid Prototyping)兩大技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，成為了目前先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。但是目前此項(xiàng)技術(shù)中成形所采用送粉方式為單粉管光外側(cè)向送粉和多粉管光外側(cè)向同軸送粉。光外側(cè)向送粉成形有一些不足之處：傾斜側(cè)向輸送的粉末一般呈拋物線運(yùn)動(dòng)，多粉束匯聚精度低，其運(yùn)動(dòng)軌跡受多種因素干擾，任意光軸橫截面上的粉末密度分布不均勻，激光束與粉末耦合效應(yīng)不高，熱作用效率低，成形件表面較粗糙，金屬粉末利

2、用率一般只有20％～30％。針對(duì)上述不足之處，本文采用“光束中空，粉管居中，光內(nèi)送粉”的方法進(jìn)行三維成形，對(duì)光內(nèi)送粉工藝進(jìn)行了部分實(shí)驗(yàn)研究。 分析了光內(nèi)正向同軸送粉工藝下的激光束與粉末相互作用過(guò)程，以作用區(qū)域的整體粉束為研究對(duì)象，重點(diǎn)討論了金屬粉末的有效利用率ε。建立粉末有效利用率的計(jì)算模型。實(shí)驗(yàn)證明，光內(nèi)送粉的粉末有效利用率在一定條件下隨著送粉速率的增大而增大，達(dá)到一定程度后便下降；隨著掃描速度的增大亦出現(xiàn)如上規(guī)律。測(cè)試數(shù)據(jù)證

3、明：光內(nèi)送粉比傳統(tǒng)光外送粉的粉末利用率提高2～3倍。 利用自主研制的光內(nèi)同軸送粉噴頭進(jìn)行了單層和多層堆積實(shí)驗(yàn)，找出不同工藝參數(shù)與熔覆層質(zhì)量之間的聯(lián)系，主要針對(duì)激光功率密度、光斑形式、送粉速率和掃描速度等工藝參數(shù)變化對(duì)成形的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行圓柱空心薄壁件和錐形空心薄壁件的多層堆積實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明，與側(cè)向單粉路送粉和多粉路光外同軸送粉成形工藝相比，光內(nèi)送粉裝置實(shí)現(xiàn)了光、粉、氣一體同軸，成形過(guò)程穩(wěn)定可靠，光內(nèi)送粉噴頭的