【正文】 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(yè)，共 49 頁(yè) 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(guò)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(lái)，去的了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)行業(yè)。它綜合了光、電、機(jī)、電技術(shù)、涉及材料學(xué)、物理學(xué)、自動(dòng)化 技術(shù)等多門學(xué)科。對(duì)國(guó)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。 1）關(guān)鍵問(wèn)題 本課題是要解決在粉末傳送的過(guò)程當(dāng)中，保證粉末的穩(wěn)定性和均勻性和超細(xì)粉末輸送難的問(wèn)題。 國(guó)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(guò)程中，粉末能連續(xù)、均勻、穩(wěn)定地輸送。粉末工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè)，共 49 頁(yè) 存儲(chǔ)在毛細(xì)管上面的漏斗里，毛細(xì)管在水面下面 ,下端漏在容器外面，通過(guò)產(chǎn)生的振動(dòng)將粉末打散開(kāi)，由重力場(chǎng)傳送。 （ 2）轉(zhuǎn)盤式送粉器：是基于氣體動(dòng)力學(xué)原理，通入的氣體作為載流氣體進(jìn)行粉末輸送，這種送粉器適合球形粉末的輸送，并且不同材料的粉末可以混合輸送，最小粉末輸送率可 1g/min。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。 含有團(tuán)聚體的顆粒燒結(jié)時(shí)，由于團(tuán)聚顆粒之間距離較小和質(zhì)點(diǎn)遷移距離 較小，故其內(nèi)部的微粒之間優(yōu)先燒結(jié)；而團(tuán)聚體之外的顆粒因距離較大，傳質(zhì)距離較遠(yuǎn)，存在氣孔，則不優(yōu)先燒結(jié)成大顆粒。粉腔內(nèi)沖滿氣體，并保持穩(wěn) 定的壓力，在出粉腔的下端有出粉口。 由于粉槽容積式相當(dāng)小的，這就起到了粉末打散輸送的作用；同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)鼓輪的轉(zhuǎn)速、漏粉孔直徑和漏粉孔與鼓輪間的間隙，就能達(dá)到精確的送粉目的。 (1)粉末密度。 常見(jiàn)的氣力傳輸方式 物料在管道中的流動(dòng)狀態(tài)實(shí)際上很復(fù)雜，主要隨氣流速度及氣流中所含的物料量和物料本身料性的不同而顯著變化?？梢哉J(rèn)為粉粒所在瞬時(shí)截平面的流體的平均速度一定，因而這個(gè)平均速度認(rèn)為是粉末顆粒的沉降速度。碰撞粉木顆粒的碰撞與摩擦。 齒輪齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，齒條做直線運(yùn)動(dòng)，可以把齒條看作是一個(gè)齒數(shù)無(wú)窮多的齒輪，這輪的各圓都變?yōu)橹本€，齒輪的分度圓直徑 d、齒條的直線先速度為 v、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為 v= 式中 d 為齒輪分度圓直徑， mm； n 為齒輪轉(zhuǎn)速， r/min。其主要功能是將激光輸送的加工部位，調(diào)整輻射的參數(shù)。 圖 光路圖 激光熔覆的送粉方式 激光熔覆加工中的送粉裝置可以分為兩個(gè)部分：送粉器和送粉噴嘴。 送粉噴嘴的設(shè)計(jì)要求 為了獲 得良好的熔覆質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)粉末匯聚點(diǎn)與激光光束的相對(duì)位置重合為前提，粉末匯聚點(diǎn)的軸向、徑向位置在一定范圍內(nèi)方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)，這是對(duì)同軸送粉的基本要求。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，粉末聚焦點(diǎn)要在熔池中處于光束焦點(diǎn)重合，且設(shè)定在在此處粉末匯聚在 ? 的范圍內(nèi)，根據(jù)以上條件可以算出噴嘴的外錐面的錐角 ? 。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 35 頁(yè)，共 49 頁(yè) 附錄 1 英文原文 Mechanical Design and Manufacturing Processes Mechanical design is the application of science and technology to devise new or improved products for the purpose of satisfying human needs. It is a vast field of engineering technology which not only concerns itself with the original conception of the product in terms of its size, shape and construction details, but also considers the various factors involved in the manufacture, marketing and use of the product. People who perform the various functions of mechanical design are typically called designers, or design engineers. Mechanical design is basically a creative activity. However, in addition to being innovative, a design engineer must also have a solid background in the areas of mechanical drawing, kinematics, dynamics, materials engineering, strength of materials and manufacturing processes. As stated previously, the purpose of mechanical design is to produce a product which will serve a need for man. Inventions, discoveries and scientific knowledge by themselves do not necessarily benefit people。在激光熔覆過(guò)程中，大約有百分之五的 激光能量用于加熱和熔化粉末，而大約有百分之九十五的激光能量用于激光熔池的形成以及由于熱傳導(dǎo)造成的能量損失，不同的送粉方式下激光與粉末的相互作用的情況下相同，但激光熔覆的基本特征是熔覆粉末與基材同時(shí)加熱，因此熔覆材料顆粒的大小，熱物理特性，進(jìn)入激光束的方式，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，停留時(shí)間的長(zhǎng)短，分布特征、吸熱性是影響熔覆效率、成份的關(guān)鍵因素。這也使得加工是平面時(shí)，它不能走諸如圓、方形等復(fù)雜曲線，熔覆質(zhì)量及加工范圍受到了很大的限制。然而激光熔覆要求基材表面融化層極低，顯然這中負(fù)離焦的的方法不太合適。 密封器件的配置 本設(shè)計(jì)采用了氣動(dòng)輸送，因此密封是關(guān)鍵，密封的好壞直接影響的送粉質(zhì)量，尤其是軸承腔內(nèi)不能有粉末的進(jìn)入，所以粉輪腔體和軸承連接處，密封尤其重要，設(shè)計(jì)中在軸承腔內(nèi)的端部使用兩端帶有錐度的聚四氟套，將傳動(dòng)軸套在中間兩端用壓蓋壓緊，防止密封套產(chǎn)生軸向竄動(dòng)。而粉輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)則根據(jù)不同的送粉量需求需要對(duì)速度進(jìn)行控制。這時(shí)，沉降與懸浮速度與粉粒群濃度有關(guān)。 ???????? ???????? 2stt Dd1vv ， ds 一粉粒群所占截面直徑 。因此，一般粉末在是使用前都要進(jìn)行干燥處理。二十世紀(jì)中后期，粉體的氣力輸送技術(shù)得到了迅速的開(kāi)發(fā)和利用。 針對(duì)超細(xì)粉末材料在容器中的團(tuán)聚、架橋、堆積密度低的特點(diǎn)，我們考慮在送粉器粉斗增加破拱攪拌組建系統(tǒng)，通過(guò)攪拌架規(guī)則轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌粉末的均勻流動(dòng)，避免粉末粘結(jié)、吸附在粉斗壁上和在粉斗內(nèi)形成架橋。圖 所示為送粉腔原理圖。范德華力是吸力，與分子間的距離的七次方成正比，作用距離極短，是典型的短程力，這些力的合成使小的分子很容易團(tuán)聚成團(tuán)。沸騰式送粉器對(duì)于粉末的流化和吹送都是通過(guò)氣體來(lái)完成的，所以避免了前面螺旋式，刮板式等粉末與送粉器元件的機(jī)械摩擦，對(duì)粉末的粒度和形狀有較寬 的適用范圍。電磁振動(dòng)器實(shí)質(zhì)上是一塊電磁鐵，通過(guò)調(diào)節(jié)電磁鐵線圈電壓的頻率和大小就可實(shí)現(xiàn)送粉率的控制。送粉量大小是通過(guò)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速來(lái)決定的，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)便可以控制送粉量的大小，同時(shí)調(diào)節(jié)粉斗和轉(zhuǎn)盤的高度和漏粉孔的大小，可以使送粉量的調(diào)節(jié)達(dá)到更寬的范圍。 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。所以，對(duì)于超細(xì)粉末的輸送 和實(shí)現(xiàn)微量輸送將是以后送粉器研究的重點(diǎn)。其工作原理包括：重力場(chǎng)、氣體動(dòng)力學(xué)和機(jī)械力學(xué)等。 本課題的研究是為了解決金屬粉末輸送難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)均勻送粉和定量送的目的以及一般送粉過(guò)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(wèn)題。這些送粉器往往是針對(duì)某些特定的的粉末進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，普遍存在的問(wèn)題是：基于超細(xì)粉末的特殊性質(zhì)，它們對(duì)輸送小雨 1um 的超細(xì)粉末無(wú)能為力。 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。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(wú)法滿足工作的要求。 2） 研究方法 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè)，共 49 頁(yè) 1）文獻(xiàn)研究法 通過(guò)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。為了使粉末充滿螺紋間隙，粉末存儲(chǔ)倉(cāng)斗底部加有振動(dòng)器，能提高送粉量的精度。通過(guò)調(diào)節(jié)鼓輪的轉(zhuǎn)速和更換不同大小的粉勺來(lái)實(shí)現(xiàn)送粉率的控制。粉末輸送率可以達(dá)到 ≤1g/min。目前的激光熔覆技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于精密熔覆和微成形，在這種加工過(guò)程中，需要對(duì)激光熔覆加工區(qū)域進(jìn)行微量輸送，這對(duì) 送粉器的性能要求很高。 基于超細(xì)粉末的特殊特性，采用特殊的方法來(lái)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。 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。如需要完整說(shuō)明書和 設(shè)計(jì) 圖紙等 .請(qǐng)聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯 盡管互相粘結(jié)的顆?？梢圆捎脵C(jī)械的方式進(jìn)行打散，然而機(jī)械分散后顆粒的大小畢竟有限，粉末仍會(huì)以小塊團(tuán)的方式存在，所以粉末間的作用仍然會(huì)存在，粉末仍然粘結(jié)團(tuán)聚。粒度分布不均勻的粉末，不僅輸送壓力損失較大，且易堵塞。盡管粉體的氣力輸送在工業(yè)上已得到了廣泛的應(yīng)用，但對(duì)輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)迄今仍以經(jīng)驗(yàn)為主 。所以顆粒群的干擾沉降速度，即顆粒群的懸浮速度比單顆粒的自由沉降速度小。給出看初步設(shè)計(jì)方案，送粉器首先要想辦法將團(tuán)聚體打散并進(jìn)行輸送，這里針對(duì)激光再制造較易實(shí)現(xiàn)的粉輪進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)并借助氣力進(jìn)行分散。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 跟據(jù)軸的使用場(chǎng)合和具體的使用情況，初步確定軸結(jié)構(gòu)如下： ⑴ 確定軸的尺寸 ｄ１是與聯(lián)軸器連接的由于聯(lián)軸器的直徑為 12mm，故 d1 為 12mm。不能忽略這一因素。 同軸送粉是激光熔覆的材料供給方式中的先進(jìn)送粉方式 ，它沒(méi)有熱噴涂預(yù)置操作程序復(fù)雜，容易產(chǎn)生氣孔、脫落等缺陷。 ②粉末束流能夠有足夠的能量而熔化。夾角 ?的選擇受兩個(gè)方面的影響：一是要保證在入粉口的環(huán)形通道要有足夠的空間，所以嘴角應(yīng)采用較小的角度，從而減少通道內(nèi)的存粉量；二是錐環(huán)形送粉通道的長(zhǎng)度要盡可能長(zhǎng)，綜合以上兩點(diǎn)因素，最終可優(yōu)先選擇夾角 ? 大小。 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁(yè)，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 [