【正文】 細管在水面下面 ,下端漏在容器外面，通過產(chǎn)生的振動將粉末打散開，由重力場傳送。 圖 ㈡ 轉(zhuǎn)盤式送粉器 轉(zhuǎn)盤式送粉器是基于氣體動力學原理，其結構如 所示，主要由粉斗、粉盤和吸粉嘴組成。 國內(nèi)外送粉器的原理及特性 送粉器的功能是將粉末按照加工工藝要求精確的送入激光熔池，并確保加工過程中，粉末能連續(xù)、均勻、穩(wěn)定地輸送。 工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁，共 49 頁 2 送粉器的方案設計 激光熔覆技術在工業(yè)應用和科學研究中具有重要的應用前景，送粉器的設計和開發(fā)是激光熔覆設備的關鍵技術之一。 1）關鍵問題 本課題是要解決在粉末傳送的過程當中，保證粉末的穩(wěn)定性和均勻性和超細粉末輸送難的問題。然而，對于尺寸在毫米級以下的微細熔覆粉末，現(xiàn)工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁，共 49 頁 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。對國內(nèi)外文獻資料的整理和分析可以看出送粉器發(fā)展的特點： （ 1） 多功能化。 Amit Suri 和 Masayuki Horio所試驗的送粉器，一路氣體對粉末進行沸騰使之落入下部管道，另一路氣體運輸降下的顆粒，通過兩路氣流能夠更好地控制送粉量。它綜合了光、電、機、電技術、涉及材料學、物理學、自動化 技術等多門學科。經(jīng)過高密度激光輻射，使涂覆材料與機體表面薄層同 時熔化，然而涂層材料很少被機體稀釋，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體形成冶金結合的表面涂層，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。工程學院畢業(yè)設計（論文） iii 高功率激光加工同軸送粉系統(tǒng)設計 目錄 1 緒論 ..................................................................................................... 1 本設計研究的目的和意義 ............................................................................... 1 本設計國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀 ...................................................................... 2 本設計擬解決的關鍵問題和研究方法 .......................................................... 4 2 送粉器的方案設計 .............................................................................. 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 送粉器的方案設計 ........................................................................................ 13 氣路設計 ......................................................................................................... 16 本章小結 ........................................................................................................ 20 3 送粉器的結構設計 ............................................................................. 21 粉輪的結構設計與計算 ................................................................................. 21 電動的選擇 .................................................................................................... 22 齒輪齒條的設計計算 .................................................................................... 22 軸的結構設計 ................................................................................................ 23 聯(lián)軸器的配置 ................................................................................................ 24 密封器件的配置 ............................................................................................ 24 4 送粉頭的設計 ................................................................................... 25 激光加工的光路系統(tǒng) .................................................................................... 25 激光熔覆的送粉方式 .................................................................................... 26 送粉噴嘴的設計要求 .................................................................................... 28 噴嘴芯的設計 ................................................................................................ 29 噴嘴座的結構設計 ........................................................................................ 30 參考文獻 ............................................................................................... 32 謝辭 ....................................................................................................... 34 附錄 ....................................................................................................... 35 工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁，共 49 頁 1 緒論 激光熔覆的實驗研究始于本世紀 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，這種表面改性技術自從出現(xiàn)以來，去的了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應用于工業(yè)行業(yè)。 而送粉器作為激光熔覆的關鍵設備，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。激光熔覆技術作為激光激光領域的兩個較為前沿的新技術，在材料表面強化和修復領域的良好效果逐漸為世人所認識。 工程學院畢業(yè)設計（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 ”的基本程序進行輸送，送粉量穩(wěn)定，送粉粒度為 320 目以下，送粉進度可達 177?，F(xiàn)有的送粉器基本都能夠?qū)我坏姆勰┻M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。 隨著激光技術的發(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。 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。隨著激光熔覆技術的快速發(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。針對不同類型的粉末要求，目前國內(nèi)工程學院畢業(yè)設計（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。粉盤上帶有凹槽，整個裝置處于密閉環(huán)境中，粉末由粉斗通過自身重力落入轉(zhuǎn)盤凹槽，并且電機帶動粉盤轉(zhuǎn)動，將粉末運至吸粉嘴，密閉裝置中由進氣管充入保護性氣體，通過氣體壓力將粉末從吸粉嘴處送出，然后在經(jīng)過出粉管到達激光加工區(qū)域。送粉顆粒最小直徑約 。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 械式送粉器，粉末輸送過程中與送粉器內(nèi)部發(fā)生機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。但是對其他形狀的粉末輸送效果不好，工作時送粉率不可控，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。 （ 6）沸騰式送粉器：是基于氣固兩相流原理設計的。對國內(nèi)外文獻資料的整理和分析可以看出送粉器發(fā)展的特點： （ 1）多功能化。然而，對于尺寸在毫米級以下的微細熔覆粉末，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。在團聚體周圍的顆粒同時正常的燒結它與團聚體晶粒形成大小不一的飛均勻的顯性組織，并結果在燒結體中產(chǎn)生各種裂紋氣孔。 工程學院畢業(yè)設計（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)定性進行控制調(diào)節(jié)。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輸，粉末容易分散均勻及輸送流暢。 (1)粉末容器中架橋的消除和粉末的初步打散 超細粉末間的自然粘著力，使細顆粒團聚，難于被有效的流化。用粉輪的轉(zhuǎn)速計算送粉量為： 工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 16 頁，共 49 頁 g=nmv? 式中： n 為粉輪轉(zhuǎn)速 。早在十九世紀，人們就嘗試用風扇驅(qū)動，通過管道來輸送木屑和谷物。粉末的密度是確定氣動工藝參數(shù)的重要依據(jù)，密度越大用于輸送的能耗就越大，對利用空氣動壓來實現(xiàn)傳輸，要提高輸送氣流的速度或減少粉末的供給量，對用利用空氣靜壓來實現(xiàn)輸送的，要提高輸送壓力，當然，密度增大，粉末容易與空氣分離。粉末的流態(tài)化同它保留的充氣能力有關，且粉末在充氣流態(tài)化狀態(tài)下對氣動輸送影響很大 (4)含水量。常見的兩種粉體氣力輸送方式為 :稀相輸送和密相輸送。粉粒群在粉管截面上占據(jù)了一定的面積，使流通面積減小，粉粒周圍流體速度增大，其所受到的附加阻力增大，粉粒群沉降速度減小。 粉末顆粒群的沉降不僅受到流體阻力，還要受到其他顆粒的干擾阻力。在同類末顆粒中，以球形顆粒 (表面積最小 )沉降速度最大。碰撞和摩擦不可避免，由于希望達到粉末充分，分散的目的，在氣力輸送粉末沉降過程中，碰撞及其彈射是有益的，需要的，這樣可以在截面方的機會越多，摩擦的機會越多，有害阻力越大，使沉降速度更減小。送粉器的結構如下圖所示，粉輪圓周上分布著 24 個小槽，每個小槽的體積 V=長高寬 = 7 1 8=28mm3 。 由于齒輪與齒條嚙合時，不論是否標準安裝，其嚙合角 ? 恒等于齒輪分度圓壓力角 ? ，也等于齒輪齒條的齒形角；至是在非標準安裝時，齒 條的節(jié)線與齒輪的分度圓不重合。 工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 24 頁，共 49 頁 聯(lián)軸器的配置 為使粉輪轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，防止出現(xiàn)脈動。構成高功率密度的參數(shù)，通過可見的 HENE 的光同軸瞄準系統(tǒng)，使激光對準家工點，控制加工過程，加工結果估計，具體功能如下： ，以實現(xiàn)在加工過程中得到足夠的高功