激光制造粉末輸送系統(tǒng)的優(yōu)化研究.pdf

1、粉末輸送系統(tǒng)是激光制造系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其中送粉器和送粉噴嘴是整個(gè)送粉系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分別完成粉末的定量穩(wěn)定輸出和定點(diǎn)準(zhǔn)確投送的任務(wù)，對(duì)激光制造的質(zhì)量和效率具有重要影響。本文在綜合分析了目前送粉系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的研究概況后，確立以沸騰式送粉器和寬帶送粉噴嘴為主要的研究對(duì)象，對(duì)激光制造送粉系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和完善。
　　本研究針對(duì)目前沸騰式送粉器系統(tǒng)穩(wěn)定性不足的問題，在分析沸騰式送粉器結(jié)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上，從送粉管進(jìn)粉孔和溢流出口兩個(gè)關(guān)鍵

2、結(jié)構(gòu)入手，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，獲得了更優(yōu)的進(jìn)粉孔直徑和溢流口開度參數(shù)；并在優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)下采用電流-流量比例閥對(duì)沸騰式送粉器進(jìn)行了控制送粉測(cè)試，數(shù)據(jù)表明：當(dāng)輸入電流值60mA-70mA時(shí)，送粉率范圍為4.7g/min-24g/min，輸入電流與送粉率之間有較好的線性關(guān)系；送粉率波動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)在5％以內(nèi)，表明該閥在沸騰式送粉器的送粉率控制上具有良好的使用性能。寬帶送粉噴嘴是激光寬帶熔覆的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對(duì)目前寬帶送粉噴嘴粉末輸出發(fā)散大

3、，粉末利用率低的問題，依據(jù)氣固兩相流理論，首先分析了導(dǎo)致粉末發(fā)散的主要原因有兩個(gè)方面：一是在粉末在輸運(yùn)過程中，受到載氣的擾動(dòng)作用；二是粉末從出口輸出時(shí)，受到載氣的湍流擴(kuò)散作用。結(jié)合上述分析，本文設(shè)計(jì)了兩種改進(jìn)型噴嘴結(jié)構(gòu)：其中一種帶雙側(cè)整流保護(hù)氣的噴嘴，其原理是通過添加整流氣以減小出口載氣的湍流強(qiáng)度；另一種窗形逸氣式噴嘴，其原理是通過卸除載氣以減小載氣對(duì)粉末的擾動(dòng)作用。然后，利用 FLUENT軟件分別對(duì)上述兩種噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值仿真，通過