【正文】 粉量為 5~20g/min；李艷麗等設計的螺旋送粉器可實現(xiàn) 7~60g/min 的送粉量。 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。 L. Li 和 W. M. Steen 設計的螺旋式送粉器 [5]，是把螺桿置于料斗的底部，通過螺紋把粉末送到混合器，再用氣體將粉末輸送出去。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。 3）定量分析法 運用粉末分散原理，建立數(shù)學模型，對粉末的運動進行定量分析。 2） 研究方法 工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁，共 49 頁 1）文獻研究法 通過搜集查閱有關激光加工同軸送粉器的文獻，了解激光加工同軸送器的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀。運用粉粒的氣動輸送理論來分析固氣兩相流的復雜運動，它們的速度分布，物料的運動狀態(tài)，動力特。 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。通過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?。并且對于送粉器綜合化的研究，將更有利于實現(xiàn)激光熔覆加工成套設備的集成化和一體化。比如對于納米相粉這類超細粉末在輸送中容易發(fā)生團聚，目前的送粉器還沒有得到很好的解決。 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?，F(xiàn)在的送粉器能夠?qū)^大尺寸粉末，進行連續(xù)穩(wěn)定的送粉，因為其流動性好，易于傳輸。當進行零件的激光熔覆精密修復時，大送粉量的送粉器根本無法滿足工作的要求?，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用和 三維快速制造?，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。目前，國內(nèi)外對送粉器的研制目標是將送粉器工作時的連續(xù)性、均勻性、穩(wěn)定性和可控性提高到一個更科學，更先進的水平。幾種送粉器的原理不同，在實際應用加工中，表現(xiàn)出的優(yōu)缺點也不同 。 目前國內(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。 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。 Atsusaka 和 Motohiro Urakaw 設計的毛細管式送粉器，是通過毛細管的振動來輸送粉末，但是送粉率不可控制。 和 設計的轉(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。 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。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。 本設計國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀 激光熔覆技術的實驗始于本世紀 70 年代，美國 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?？梢栽谝欢ǔ潭壬辖鉀Q復雜位置的粉末傳送問題。就目前激光加工業(yè)的實際應用情況來看，這方面的工作還做的遠遠不夠，本次設計的依據(jù)是建立在激光熔覆技術的基礎之上的，根據(jù)工程學院畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁，共 49 頁 任務書的要求，設計的的目的是解決送粉過程中粉粒的均勻性和定量供給難題，對送粉系統(tǒng)的方案論證并對重力式和負壓式送粉方式進行研究對比，完成出兩種送粉系統(tǒng)的總圖設計。 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。 近年來激光熔作為激光加工技術領域內(nèi)一個新的研究與開發(fā)方向，它是通過不同的添料方式在被熔覆表面機體上放置被熔覆的涂覆材料。這些送粉器往往是針對某些特定的的粉末進行開發(fā)設計的，普遍存在的問題是：基于超細粉末的特殊性質(zhì)，它們對輸送小雨 1um 的超細粉末無能為力。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、均勻性直接關系到熔覆層的質(zhì)量。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)。近年來，國際上誕生了一門新興技術 — 再造技術，它基于激光熔覆技術，以激光熔覆技術為修復技術平臺，加上現(xiàn)代先進制造、快速成型等理念，則發(fā)展成為激光再造技術。目前，不少科研單位和公司對送粉器進行了技術開發(fā)，并推出成功的設備，這些設備根據(jù)不同的原理可分為重力式、負壓式等。對這一問題的研究已成為激光加工領域的熱點。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。 本設計研究的目的和意義 隨著激光加工技術的成熟和發(fā)展，熔覆技術在工業(yè)領域的應用和深入發(fā)展，而送粉設備是又激光熔覆技術的關鍵設備，就必須設計出更好的專用送粉設備來適應 激光熔覆技術的發(fā)展。 本課題的研究是為了解決金屬粉末輸送難的問題，實現(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。基于激光熔覆快速原型 技術，主要通過同軸送粉和激光束耦合，利用 CAD/CAM 技術，實現(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鍵設備 — 同軸送粉器提供可行性送粉方案 ，對于工業(yè)大規(guī)模運用激光熔覆技術以及基于激光熔覆技術的快速三維制造起技術支持作用，對于某些激光加工場合有不可替代的作用。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。其應用領域在不斷拓寬，應用規(guī)模也在不斷擴大，現(xiàn)在已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、醫(yī)療、軍事、文化教育以及科學研究等各個領域。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。 L. Li 和 W. M. Steen 設計的螺旋式送粉器，是把螺桿置于料斗的底部，通過螺紋把粉末送到混合器，再用氣體將粉末輸送出去。 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。%；閆江松等研制了一種容積式