【正文】 共 49 頁(yè) 圖 通過(guò)送粉頭零部件的設(shè)計(jì)，最終完成送粉頭的總圖設(shè)計(jì)如下圖 ： 圖 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 32 頁(yè)，共 49 頁(yè) 參考文獻(xiàn) 【 1】 閆毓禾，鐘敏霖 .高功率激光加工及其應(yīng)用 [M].天津 :天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1994. 【 2】 羅濤 .載氣式超細(xì)粉末送粉器的研制 [J].天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 .2020. 【 3】 劉常樂(lè) .載氣式激光熔覆送粉器的研制 [J].天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 .2020. 【 4】 關(guān)振中主編 .激光加工手冊(cè) [M].北京 :中國(guó)計(jì)量出版社， 1998 【 5】 梅遂生 .德美固體激光器研究一撇 .激光與紅外 [M].1993 【 6】 99:125131 Hu S Y,LiＹＬ，Ｍ unz D,Yang Y,Y. 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時(shí)，聚焦透鏡的焦距為 s 時(shí)，在焦平面的光點(diǎn)的直徑可以控制調(diào)節(jié)。 激光加工的光路系統(tǒng) 激光加工的用光系統(tǒng)如圖 所示。此種聯(lián)軸器對(duì)中性要求比較高，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適用在轉(zhuǎn)速低、無(wú)沖擊、軸的剛性大的場(chǎng)合。 d 3 作為定軸肩，而軸肩高度 a≧（ ~） d2=~，可取 d3=19mm。②與齒頂線平行的任一條直線上局有相同的齒距和模數(shù)。 9950 為常數(shù)，由于在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)粉輪的速度不是太快，最高速度都不超過(guò) 40rpm，并且在輸送粉末的過(guò)程中，粉輪軸只受到密封套的摩擦力和粉末與粉輪的摩擦作用，這兩種力極小，據(jù)檢測(cè)，粉輪在輸送粉末的時(shí)候力矩不超過(guò) 1Nm，按該值計(jì)算，代入公式得： P= 955040 = 因而可以選擇 10w 的小電動(dòng)機(jī)就可以帶動(dòng)粉輪軸的正 常運(yùn)轉(zhuǎn)。 本著節(jié)約成本的思想，攪拌電動(dòng)機(jī)只需將粉末混合均勻及即可，可采用固定速度勻速運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行。并分析了鼓輪式結(jié)構(gòu)的運(yùn)行原理。另外，為調(diào)節(jié)送氣量的大小，需要加入一流量計(jì)，同時(shí)也便于控制不同送粉量的氣流量。然而碰撞的過(guò)程中產(chǎn)生了摩擦。輸送過(guò)程中，管腔中的粉末顆粒不是單個(gè)顆粒，而是粉末群，此時(shí)粉末群 的沉降不僅受到流體阻力，還受到其他顆粒的干擾阻力。本系統(tǒng)中，以拋物射出的粉末顆粒主要在管腔中垂直下落，但由于碰撞和彈射，顆粒的運(yùn)動(dòng)形式還存在懸浮運(yùn)動(dòng)。濃度相同時(shí)，顆粒越細(xì)，顆粒數(shù)目越多，一方面顆粒體表面積就越大、 阻力增大 。 單個(gè)粉粒的沉降速度是其在無(wú)限空間中的沉降運(yùn)動(dòng)。 。本章針對(duì)稀相粉體輸送中的一些問(wèn)題，諸如被輸送粉體顆粒的運(yùn)動(dòng)速度及輸送氣體流速、輸送總壓降、輸送臨界速度、局部壓力損失等的計(jì)算作一介紹。稀相輸送一般適用于被輸送粉體的質(zhì)量和粒度較小、干燥和輸送距離不大的場(chǎng)合。與氣動(dòng)輸送最用關(guān)的是顆粒與管腔之間的壁面摩擦角和顆粒之間的內(nèi)摩擦角。粉末含水工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè)，共 49 頁(yè) 量增加，除了易產(chǎn)生管腔粘附和堵塞，影響運(yùn)輸能力，還易導(dǎo)致粉末流均勻性得不到保證。將空氣一定速度載入粉粒層，粉粒因受氣流包圍而彼此在氣流中運(yùn)動(dòng)。粉粒的形狀對(duì)它的懸浮速度或沉降速度有較大的影響；同一粉末顆粒以求狀的懸浮速度最大；多角形的 摩擦阻力較大；表面凸起多的顆粒管壁碰撞時(shí)容易破碎和磨損管壁，此外還以吸濕，粉粒越細(xì)，越易結(jié)成塊；粉末中含有較多的細(xì)粉時(shí)，易粘結(jié)。粉末群所呈現(xiàn)的料性是由每個(gè)粉末顆粒具有的物理化學(xué)性能積累的結(jié)果，因此有必要考察一下粉末的一些重要料性，這對(duì)我們進(jìn)行粉末輸送有很大幫助。 FISCHERSTADT 于 1924 年首次提出了描述氣固兩相混合物在管道中流動(dòng)的壓降理論。以上兩個(gè)難題都需要在粉末輸送過(guò)程 中給予解決，根據(jù)我們的輸送要求，這就要用到氣力輸送的相關(guān)原理。v 為槽容積； ? 為粉末的堆比重 粉末自粉輪落至落粉腔之后，依靠自身的重力場(chǎng)和氣流 的作用使粉末傳輸至分粉器，在通過(guò)分粉器傳輸至同軸送粉頭。粉末由料斗經(jīng)漏粉孔靠自重和壓縮氣體的作用下流體進(jìn)鼓輪圓周上的小槽內(nèi)，隨著鼓輪的轉(zhuǎn)動(dòng)小槽內(nèi)的一次流入出粉腔。但過(guò)去使用的各種降低顆粒間力的方法或效果有限，限制了超細(xì)粉末流態(tài)化技術(shù)的應(yīng)用。通常機(jī)械力是由高速旋轉(zhuǎn)的葉輪圓盤(pán)或高速氣流噴力沖擊作用所引起的氣流運(yùn)動(dòng)而造成的，但前者磨損較大，設(shè)備笨重；后者要消耗大量氣體，我們?cè)O(shè)計(jì)的裝置，將兩者相結(jié)合。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè)，共 49 頁(yè) 攪拌和傳輸系統(tǒng) 由于粉末在傳輸過(guò)程當(dāng)中容易發(fā)生團(tuán)聚團(tuán)和空洞現(xiàn)象，因而團(tuán)聚體的打散與否對(duì)送粉器的送粉效果有著重要的影響，解決這個(gè)問(wèn)題的方法有多種，例如可以利用靜電力來(lái)進(jìn)行顆粒分散。 圖 送粉器的結(jié)構(gòu) 通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)使儲(chǔ)粉斗中的粉末避免發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，輔之一氣體粉流系統(tǒng)，此系統(tǒng)能使送粉器傳輸粉末顆粒度較小的粉末。設(shè)計(jì)方案主要包括落粉、粉輪傳送、氣流輸送三部分。 (3)用氣流輸送解決超細(xì)粉末流動(dòng)性差的問(wèn)題，使粉末從落粉腔輸出時(shí)均勻、穩(wěn)定，不出現(xiàn)再次團(tuán)聚現(xiàn)象。 顯然，團(tuán)聚對(duì)超細(xì)粉末的傳送和加工都產(chǎn)生非常不利的影響，必須預(yù)先從粉末中打散團(tuán)聚體，這也是本次設(shè)計(jì)急需解決的問(wèn)題。 團(tuán)聚使納米相粉的摩擦性增強(qiáng)，粉末流動(dòng)性變得很差，分散性能降低，團(tuán)聚使顆粒大小不一，嚴(yán)重影響著粉末的均勻混合：即使將團(tuán)聚暫時(shí)分開(kāi)，分子間的作用力又會(huì)使顆粒再次團(tuán)聚，很容易堵塞噴嘴，嚴(yán)重影響送粉的連續(xù)性。 尺寸極小，表面積很大，位于表面的原子數(shù)占總原子數(shù)相當(dāng)大的比例，表面離子缺少鄰近配位的表面原子，使離子的活性極高，具有巨大的表面能，離子處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，使其具有強(qiáng)烈的相互吸引而達(dá)到穩(wěn)定的趨勢(shì)，很容易與其它的分子產(chǎn)生很強(qiáng)的相互作用力，如范德華力，異性電荷之間的靜電力、磁性力等，工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè)，共 49 頁(yè) 其中范德華力其主要作用。 （ 3）超細(xì)化。 （ 2）微量化。 同軸送粉器的發(fā)展特點(diǎn)及未來(lái)趨勢(shì) 隨著激光熔覆技術(shù)的快速發(fā)展，送粉器作為熔覆設(shè)備的核心元件之一，也得到了廣泛的研究。但同樣要求所送粉末干燥。 （ 5）鼓輪式送粉器：其工作原理是基于重力場(chǎng)，對(duì)于顆粒比較大的粉末，因其流動(dòng)性好能夠連續(xù)送粉，并且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。但在輸送顆粒較小的粉末時(shí)，容易團(tuán)聚，流動(dòng)性較差，送粉的連續(xù)性和均勻性差，容易造成出粉管口堵塞。由于是靠螺紋的間隙送粉，送粉量不能太小，所以很難實(shí)現(xiàn)精密激光熔覆加工中所要求的微量送粉，并且不適合輸送不同材料的粉末。阻分器還有阻止粉末分離的作用。底部和上部的兩個(gè)進(jìn)氣道使粉末流化或達(dá)到臨界流化。粉末從貯粉斗落入下面的粉槽，利用大氣壓強(qiáng)和粉糟內(nèi)的氣壓維持粉末堆積量在一定范圍內(nèi) 的動(dòng)態(tài)平衡。電源驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波，用水來(lái)傳送超聲波。工作時(shí)粉末從粉斗經(jīng)過(guò)漏粉孔靠自身的重力和載流氣體的壓力流至轉(zhuǎn)盤(pán)，在轉(zhuǎn)盤(pán)上方固定一個(gè)與轉(zhuǎn)盤(pán)表面緊密接觸的刮板，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不斷將粉末刮下至接粉斗，在載流氣體作用下，通過(guò)送粉管送至激光加工區(qū)域。這種送粉器能傳送粒度大于15μm 的粉末，粉末的輸送速率為 10~150g/min。各種送粉器的具體工作過(guò)程如 下： ㈠ 螺旋式送粉器 螺旋式送粉器主要是基于機(jī)械力學(xué)原理，如圖 所示，它主要由粉末存儲(chǔ)倉(cāng)斗、螺旋桿、振動(dòng)器和混合器等組成。%；閆江松等研制了一種容積式送粉器，在 200 目 FNi07B 材料輸送的實(shí)驗(yàn)中，送粉量為 0~40g/min，送粉誤差為%；田鳳杰等設(shè)計(jì)的同軸送粉系統(tǒng)，能夠輸送功能梯度材料，在粉末充分混合后運(yùn)用刮吸式送粉機(jī)構(gòu)將粉末輸送，顆粒度為 100~350 目的粉末，其送粉量為 2~25g/min，送粉誤差 3%以下；馮立偉等研究的雙料斗載氣式送粉器，可實(shí)現(xiàn)單料斗運(yùn)粉或雙料斗同時(shí)送粉，且可實(shí)現(xiàn) 2 種粉末的混合輸送， 150 目的 Ni25與 320 目的 WC 混合粉末輸送試驗(yàn)中，送粉量為 5~20g/min；李艷麗等設(shè)計(jì)的螺旋送粉器可實(shí)現(xiàn) 7~60g/min 的送粉量。 L. Li 和 W. M. Steen 設(shè)計(jì)的螺旋式送粉器 [5]，是把螺桿置于料斗的底部，通過(guò)螺紋把粉末送到混合器，再用氣體將粉末輸送出去。 3）定量分析法 運(yùn)用粉末分散原理，建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)粉末的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量分析。運(yùn)用粉粒的氣動(dòng)輸送理論來(lái)分析固氣兩相流的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，它們的速度分布，物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，動(dòng)力特。通過(guò)研究分析提出可以使粉末均勻傳輸和定量傳輸?shù)目尚行苑桨?。比如?duì)于納米相粉這類超細(xì)粉末在輸送中容易發(fā)生團(tuán)聚，目前的送粉器還沒(méi)有得到很好的解決?，F(xiàn)在的送粉器能夠?qū)^大尺寸粉末，進(jìn)行連續(xù)穩(wěn)定的送粉，因?yàn)槠淞鲃?dòng)性好，易于傳輸?，F(xiàn)有的送粉器都是連續(xù)送粉，送粉量都比較大，僅適合大面積熔覆應(yīng)用和 三維快速制造。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)送粉器的研制目標(biāo)是將送粉器工作時(shí)的連續(xù)性、均勻性、穩(wěn)定性和可控性提高到一個(gè)更科學(xué)，更先進(jìn)的水平。 目前國(guó)內(nèi)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(pán)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(dòng)送粉器和沸騰式送粉器。 Atsusaka 和 Motohiro Urakaw 設(shè)計(jì)的毛細(xì)管式送粉器，是通過(guò)毛細(xì)管的振動(dòng)來(lái)輸送粉末，但是送粉率不可控制。 激光熔覆技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用和科學(xué)研究中具有重要的應(yīng)用前景，送粉器的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)是激光熔覆設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)之一。 本設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀 激光熔覆技術(shù)的實(shí)驗(yàn)始于本世紀(jì) 70 年代，美國(guó) 于 1976 年獲得了激光熔覆一層金屬于另一層金屬的基體的熔覆方法專利。就目前激光加工業(yè)的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，這方面的工作還做的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，本次設(shè)計(jì)的依據(jù)是建立在激光熔覆技術(shù)的基礎(chǔ)之上的，根據(jù)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè)，共 49 頁(yè) 任務(wù)書(shū)的要求，設(shè)計(jì)的的目的是解決送粉過(guò)程中粉粒的均勻性和定量供給難題，對(duì)送粉系統(tǒng)的方案論證并對(duì)重力式和負(fù)壓式送粉方式進(jìn)行研究對(duì)比，完成出兩種送粉系統(tǒng)的總圖設(shè)計(jì)。 近年來(lái)激光熔作為激光加工技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)新的研究與開(kāi)發(fā)方向，它是通過(guò)不同的添料方式在被熔覆表面機(jī)體上放置被熔覆的涂覆材料。作為激光再造系統(tǒng)的重要組成部 分送粉器，送粉量的穩(wěn)定性、均勻性直接關(guān)系到熔覆層的質(zhì)量。近年來(lái)，國(guó)際上誕生了一門新興技術(shù) — 再造技術(shù)，它基于激光熔覆技術(shù)，以激光熔覆技術(shù)為修復(fù)技術(shù)平臺(tái)，加上現(xiàn)代先進(jìn)制造、快速成型等理念，則發(fā)展成為激光再造技術(shù)。對(duì)這一問(wèn)題的研究已成為激光加工領(lǐng)域的熱點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)研究的目的和意義 隨著激光加工技術(shù)的成熟和發(fā)展，熔覆技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用和深入發(fā)展，而送粉設(shè)備是又激光熔覆技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，就必須設(shè)計(jì)出更好的專用送粉設(shè)備來(lái)適應(yīng) 激光熔覆技術(shù)的發(fā)展。基于激光熔覆快速原型 技術(shù)，主要通過(guò)同軸送粉和激光束耦合，利用 CAD/CAM 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)零件的直接快速制造， 因此本課題的研究意義在于將給目前激光加工所需關(guān)鍵設(shè)備 — 同軸送粉器提供可行性送粉方案 ，對(duì)于工業(yè)大規(guī)模運(yùn)用激光熔覆技術(shù)以及基于激光熔覆技術(shù)的快速三維制造起技術(shù)支持作用，對(duì)于某些激光加工場(chǎng)合有不可替代的作用。其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓寬，應(yīng)用規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、醫(yī)療、軍事、文化教育以及科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域。 L. Li 和 W. M. Steen 設(shè)計(jì)的螺旋式