基于光內同軸送粉光粉耦合及高層成形技術的研究.pdf

1、激光熔覆快速成形LCRM(Laser Cladding Rapid Manufacturing)是激光熔覆技術與快速成形技術的結合，它綜合了激光熔覆與快速成形技術的優(yōu)點，成為目前先進制造技術的一個重要研究方向。目前此項技術中成形所采用送粉方式多為多粉管光外側向同軸送粉。光外側向送粉成形有一些不足之處，其激光束與粉末耦合性差，成形件表面較粗糙，熱作用效率低，成形高層高精度零件比較困難，金屬粉末利用率只能達到20％～30％。本文采用一種新的

2、光內同軸送粉成形工藝，重點對光內送粉的光、粉耦合及高層堆積技術進行研究。 光外送粉與光內送粉的本質區(qū)別在于激光光路與金屬粉末的耦合方式以及輸送變化。本文分析了光內送粉光束與粉末的耦合與輸變，并與光外送粉方式進行了比較。分析表明，光內同軸送粉具有光斑能量分布可調，可達到光、粉最佳耦合狀態(tài)；粉束細小利于精密加工；粉束在垂直下落過程中吸熱效果好，激光能量利用率高，粉末飛濺少，環(huán)境污染小且粉末利用率大大提高；工件表面未熔顆粒少，利于提高

3、表面質量等諸多優(yōu)勢。 在激光熔覆制造過程中，高功率激光作用下的金屬粉末流中存在能量、動量和質量輸送物理過程，它們直接決定激光制造零件的尺寸、精度和性能。本文對光粉耦合過程中金屬粉末顆粒的溫升進行了計算建模，得出粉末顆粒的溫升與在光束中運動的時間長短及粉末顆粒大小有關，根據試驗時具體參數(shù)，計算出了粉末顆粒的溫升。 利用研制的光內同軸送粉噴頭，輔以適當?shù)膶痈呖刂萍皽囟瓤刂品椒?，進行了高層柱形和錐形薄壁回轉件的堆積試驗。得到了