【正文】 分析可以看出送粉器發(fā)展的特點(diǎn)： （ 1） 多功能化。其工作原理包括：重力場、氣體動力學(xué)和機(jī)械力學(xué)等。 Amit Suri 和 Masayuki Horio所試驗(yàn)的送粉器，一路氣體對粉末進(jìn)行沸騰使之落入下部管道，另一路氣體運(yùn)輸降下的顆粒，通過兩路氣流能夠更好地控制送粉量。隨著激光熔覆技術(shù)的快速發(fā)展，以及對熔覆層的加工精度和質(zhì)量要求的提高，國內(nèi)外相繼研發(fā)了基于不同原理的送粉器。它綜合了光、電、機(jī)、電技術(shù)、涉及材料學(xué)、物理學(xué)、自動化 技術(shù)等多門學(xué)科。 本課題的研究是為了解決金屬粉末輸送難的問題，實(shí)現(xiàn)均勻送粉和定量送的目的以及一般送粉過程中粉末的不均勻性、粉末的不暢通、粉末易氧化、易受潮等一系列問題。經(jīng)過高密度激光輻射，使涂覆材料與機(jī)體表面薄層同 時(shí)熔化，然而涂層材料很少被機(jī)體稀釋，基本上可以保持其原有的成分和性質(zhì)不變，且快速凝固后形成稀釋度極低與機(jī)體形成冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基材表面的耐蝕、耐磨、耐熱、抗氧化及點(diǎn)起特性的一種新的工藝方法，它是作為一種新的表面改善技術(shù)。目前，不少科研單位和公司對送粉器進(jìn)行了技術(shù)開發(fā)，并推出成功的設(shè)備，這些設(shè)備根據(jù)不同的原理可分為重力式、負(fù)壓式等。工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iii 高功率激光加工同軸送粉系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目錄 1 緒論 ..................................................................................................... 1 本設(shè)計(jì)研究的目的和意義 ............................................................................... 1 本設(shè)計(jì)國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀 ...................................................................... 2 本設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問題和研究方法 .......................................................... 4 2 送粉器的方案設(shè)計(jì) .............................................................................. 6 國內(nèi)外送粉器的原理及特性 .......................................................................... 6 送粉器的性能比較分析 ................................................................................ 11 送粉器主要問題分析 .................................................................................... 12 送粉器的方案設(shè)計(jì) ........................................................................................ 13 氣路設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 16 本章小結(jié) ........................................................................................................ 20 3 送粉器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................. 21 粉輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 ................................................................................. 21 電動的選擇 .................................................................................................... 22 齒輪齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................................................... 22 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................................ 23 聯(lián)軸器的配置 ................................................................................................ 24 密封器件的配置 ............................................................................................ 24 4 送粉頭的設(shè)計(jì) ................................................................................... 25 激光加工的光路系統(tǒng) .................................................................................... 25 激光熔覆的送粉方式 .................................................................................... 26 送粉噴嘴的設(shè)計(jì)要求 .................................................................................... 28 噴嘴芯的設(shè)計(jì) ................................................................................................ 29 噴嘴座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................ 30 參考文獻(xiàn) ............................................................................................... 32 謝辭 ....................................................................................................... 34 附錄 ....................................................................................................... 35 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁，共 49 頁 1 緒論 激光熔覆的實(shí)驗(yàn)研究始于本世紀(jì) 70 年代，它是通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之基材表面薄層一起熔凝的方法，這種表面改性技術(shù)自從出現(xiàn)以來，去的了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)行業(yè)。這些送粉器往往是針對某些特定的的粉末進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)的，普遍存在的問題是：基于超細(xì)粉末的特殊性質(zhì)，它們對輸送小雨 1um 的超細(xì)粉末無能為力。 而送粉器作為激光熔覆的關(guān)鍵設(shè)備，其送粉質(zhì)量的好壞直接影響著熔覆效果，因此，對送粉器的研究是及其重要的。可以在一定程度上解決復(fù)雜位置的粉末傳送問題。激光熔覆技術(shù)作為激光激光領(lǐng)域的兩個(gè)較為前沿的新技術(shù)，在材料表面強(qiáng)化和修復(fù)領(lǐng)域的良好效果逐漸為世人所認(rèn)識。 和 設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)盤式送 粉器，是用刮板將轉(zhuǎn)盤上的粉末推到凹槽內(nèi)，再用載流氣體將粉末輸送走。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁，共 49 頁 在國內(nèi)，陳德善等研制了一種 GL 型 輥輪式送粉器 [，它是一種機(jī)械定量式送粉器，可以使粉末按著 “先定量堆積而后輸出 ”的基本程序進(jìn)行輸送，送粉量穩(wěn)定，送粉粒度為 320 目以下，送粉進(jìn)度可達(dá) 177。幾種送粉器的原理不同，在實(shí)際應(yīng)用加工中，表現(xiàn)出的優(yōu)缺點(diǎn)也不同 ?，F(xiàn)有的送粉器基本都能夠?qū)我坏姆勰┻M(jìn)行連續(xù)送粉，以后送粉器的發(fā)展向著混合送粉、多方式送粉和高精度方向發(fā)展，目前已先后研制出多料倉混合的送粉器 [16]，熔覆材料組成及配比連續(xù)可調(diào)的送粉器以及高度集成帶有信息反饋附件的送粉器等。當(dāng)進(jìn)行零件的激光熔覆精密修復(fù)時(shí)，大送粉量的送粉器根本無法滿足工作的要求。 隨著激光技術(shù)的發(fā)展， 經(jīng)過多種嘗試，國內(nèi)外已經(jīng)研制出很多類型的送粉器。并且對于送粉器綜合化的研究，將更有利于實(shí)現(xiàn)激光熔覆加工成套設(shè)備的集成化和一體化。 激光熔覆是利用高能激光束輻射基材表面合金層形成熔池，這一快速熔凝的過程。 2） 研究方法 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁，共 49 頁 1）文獻(xiàn)研究法 通過搜集查閱有關(guān)激光加工同軸送粉器的文獻(xiàn)，了解激光加工同軸送器的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀。隨著激光熔覆技術(shù)的快速發(fā)展，以及對熔覆層的加工精度 和質(zhì)量要求的提高，國內(nèi)外相繼研發(fā)了基于不同原理的送粉器。 Amit Suri 和 Masayuki Horio 所試驗(yàn)的送粉器，一路氣體對 粉末進(jìn)行沸騰使之落入下部管道，另一路氣體運(yùn)輸降下的顆粒，通過兩路氣流能夠更好地控制送粉量。針對不同類型的粉末要求，目前國內(nèi)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁，共 49 頁 外已經(jīng)研制的送粉器主要可以分為：螺旋式 送粉器、轉(zhuǎn)盤式送粉器、刮板式送粉器、毛細(xì)管式送粉器、鼓輪式送粉器、電磁振動送粉器和沸騰式送粉器。為了使粉末充滿螺紋間隙，粉末存儲倉斗底部加有振動器，能提高送粉量的精度。粉盤上帶有凹槽，整個(gè)裝置處于密閉環(huán)境中，粉末由粉斗通過自身重力落入轉(zhuǎn)盤凹槽，并且電機(jī)帶動粉盤轉(zhuǎn)動，將粉末運(yùn)至吸粉嘴，密閉裝置中由進(jìn)氣管充入保護(hù)性氣體，通過氣體壓力將粉末從吸粉嘴處送出，然后在經(jīng)過出粉管到達(dá)激光加工區(qū)域。刮板式送粉器適用于顆粒直徑大于 20μm 的粉末輸送 。送粉顆粒最小直徑約 。通過調(diào)節(jié)鼓輪的轉(zhuǎn)速和更換不同大小的粉勺來實(shí)現(xiàn)送粉率的控制。沸騰式送粉器能使氣體與粉末混合均勻，不易發(fā)生堵塞；送粉量大小由氣體調(diào)節(jié)，可靠方便；并且不像刮吸式與螺旋式等機(jī) 械式送粉器，粉末輸送過程中與送粉器內(nèi)部發(fā)生機(jī)械擠壓和摩擦容易發(fā)生粉末堵塞現(xiàn)象，造成送粉量的不穩(wěn)定。 圖 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁，共 49 頁 送粉器的性能比較分析 （ 1）螺旋式送粉器：這種送粉器比較適合小顆粒粉末輸送 ,工作中 輸送均勻，連續(xù)性和穩(wěn)定性高，并且這種送粉方式，對粉末的干濕度沒有要求，可以輸送稍微潮濕的粉末。但是對其他形狀的粉末輸送效果不好，工作時(shí)送粉率不可控，并且對粉末的干燥程度要求 高，稍微潮濕的粉末，會使送粉的連續(xù)性和均勻性降低。粉末輸送率可以達(dá)到 ≤1g/min。 （ 6）沸騰式送粉器：是基于氣固兩相流原理設(shè)計(jì)的。 （ 7） 電磁振動送粉器：是基于機(jī)械力學(xué)和氣體動力學(xué)原理工作的，反應(yīng)靈工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁，共 49 頁 敏，由于是用氣體做為載流體將粉末輸出，所以對粉末的干燥程度要求高，微濕粉末會造成送粉的重復(fù)性差。對國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的整理和分析可以看出送粉器發(fā)展的特點(diǎn)： （ 1）多功能化。目前的激光熔覆技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于精密熔覆和微成形，在這種加工過程中，需要對激光熔覆加工區(qū)域進(jìn)行微量輸送，這對 送粉器的性能要求很高。然而，對于尺寸在毫米級以下的微細(xì)熔覆粉末，現(xiàn)有送粉器的輸送粉末顆粒比較大，特別是對于有些工件表面的缺陷特別微?。ㄈ缧〉哪p坑、裂痕、小孔洞和腐蝕坑等）無法滿足加工的要求。另外，當(dāng)粉末存在容器中時(shí)，很容易產(chǎn)生粉末吸附于容器壁上或容器內(nèi)形成架橋現(xiàn)象。在團(tuán)聚體周圍的顆粒同時(shí)正常的燒結(jié)它與團(tuán)聚體晶粒形成大小不一的飛均勻的顯性組織，并結(jié)果在燒結(jié)體中產(chǎn)生各種裂紋氣孔。 基于超細(xì)粉末的特殊特性，采用特殊的方法來達(dá)到超細(xì)粉末輸送的目的： (1)在粉斗中增加特殊結(jié)構(gòu)的攪拌器避免粉末吸附于粉斗壁上，并在粉斗內(nèi)充滿平衡氣體，防止粉末回流。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁，共 49 頁 (5)采用在粉輪上開槽的方法和齒輪齒條的形式對粉末的均勻性、定量性 和穩(wěn)定性進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。其運(yùn)動過程如下，攪拌組建在直流電機(jī)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動時(shí)，粉斗中粉末在攪拌器的作用下進(jìn)入落粉腔。在氣體動能的作用下粉末未被均勻穩(wěn)定輸送出來，輔之以氣體分散和運(yùn)輸，粉末容易分散均勻及輸送流暢。 另外一種重要的，較容易實(shí)現(xiàn)的方法是機(jī)械分散，即用機(jī)械力把顆粒團(tuán)聚打散