激光熔覆同軸送粉機理研究及裝置設計.pdf

1、隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)對材料性能的不斷提高,激光加工技術的迅速發(fā)展,激光熔覆技術已成為材料表面改性、新材料制備和拓寬傳統(tǒng)材料應用范圍的重要手段之一。進行激光同軸送粉熔覆時激光束、粉末輸送、保護氣體供給同步進行,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計是目前激光熔覆技術材料供給設備研究熱點。
　　 本文在深入探究同軸送粉裝置結構和送粉機理的基礎上,針對影響送粉質(zhì)量的各個因素,采用計算流體動力學CFD方法對送粉流場

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

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至噴嘴的距離;噴嘴間隙主要影響粉末聚焦后焦點直徑;粉嘴傾斜角越大,粉末流焦點越下移;送粉量對粉末流濃度分布影響很小,同時各工藝參數(shù)相互影響,需要合理配置以提高熔覆質(zhì)量?；谀M計算的結果,結合當前同軸送粉結構設計中的不足,設計了一種同軸送粉噴嘴并對其進行了仿真分析,粉末流場穩(wěn)定,實現(xiàn)了粉末焦點調(diào)節(jié),可適用自重力送粉和載氣送粉,所設計的