激光熔覆同軸送粉機(jī)理研究及裝置設(shè)計(jì).pdf

1、隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)對(duì)材料性能的不斷提高,激光加工技術(shù)的迅速發(fā)展,激光熔覆技術(shù)已成為材料表面改性、新材料制備和拓寬傳統(tǒng)材料應(yīng)用范圍的重要手段之一。進(jìn)行激光同軸送粉熔覆時(shí)激光束、粉末輸送、保護(hù)氣體供給同步進(jìn)行,可有效地提高熔覆層的質(zhì)量和粉末利用率,因此同軸送粉裝置的研究和設(shè)計(jì)是目前激光熔覆技術(shù)材料供給設(shè)備研究熱點(diǎn)。
　　 本文在深入探究同軸送粉裝置結(jié)構(gòu)和送粉機(jī)理的基礎(chǔ)上,針對(duì)影響送粉質(zhì)量的各個(gè)因素,采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)CFD方法對(duì)送粉流場(chǎng)

2、進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了多種情況下的氣固兩相流場(chǎng)、粉末運(yùn)動(dòng)軌跡、粉末聚焦?jié)舛燃熬劢拱霃?設(shè)計(jì)了一種可垂直拆卸焦點(diǎn)可調(diào)的激光同軸送粉噴嘴。論文依據(jù)同軸送粉噴嘴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研究了粉末在噴嘴內(nèi)的碰撞過程和氣粉兩相流的計(jì)算方法,結(jié)合激光同軸送粉的實(shí)際情況修正曳力模型,編寫自定義函數(shù)調(diào)用至Fluent進(jìn)行輔助計(jì)算;建立氣粉兩相流物理模型,采用歐拉雙流體理論和算法對(duì)氣固兩相流場(chǎng)進(jìn)行了全面考察,以此為基礎(chǔ)對(duì)不同影響條件下同軸粉末的噴射聚焦效果進(jìn)行分析,

3、得到聚焦后的粉末濃度分布、聚焦半徑、焦距大小,研究結(jié)果表明,粉末流的噴射速度主要影響粉末的聚焦?jié)舛群徒裹c(diǎn)至噴嘴的距離;噴嘴間隙主要影響粉末聚焦后焦點(diǎn)直徑;粉嘴傾斜角越大,粉末流焦點(diǎn)越下移;送粉量對(duì)粉末流濃度分布影響很小,同時(shí)各工藝參數(shù)相互影響,需要合理配置以提高熔覆質(zhì)量。基于模擬計(jì)算的結(jié)果,結(jié)合當(dāng)前同軸送粉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不足,設(shè)計(jì)了一種同軸送粉噴嘴并對(duì)其進(jìn)行了仿真分析,粉末流場(chǎng)穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了粉末焦點(diǎn)調(diào)節(jié),可適用自重力送粉和載氣送粉,所設(shè)計(jì)的