環(huán)形激光作用下同軸送粉熔覆工藝參數(shù)對成形的影響.pdf

1、激光熔覆快速成形技術(shù)是在激光熔覆技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合快速成形制造的特點發(fā)展起來的一種先進(jìn)制造技術(shù)。目前激光熔覆快速成形技術(shù)普遍采用的送粉方式為偏置側(cè)向送粉和多粉管光外同軸送粉，激光光斑為圓形光斑，在這種送粉方式下，光斑和粉斑的耦合穩(wěn)定性比較差，本文采用環(huán)形激光光內(nèi)同軸送粉的方式進(jìn)行激光熔覆快速成形，重點對光內(nèi)送粉工藝參數(shù)對成形的影響進(jìn)行了分析研究。 通過建立環(huán)形激光束與光內(nèi)同軸送粉粉束相互作用的簡化數(shù)學(xué)模型，以作用區(qū)域的粉末為研究

2、對象，重點討論了環(huán)形激光作用效率η。經(jīng)計算，同-z坐標(biāo)處的η隨送粉量Mρ(g/s)的增大而增大，隨粉流速度v0的增大而減??；送粉量M ρ和粉流速度v0一定時，η隨z的增大而增大。分析了環(huán)形激光光斑在掃描線寬方向能量的分布情況，與傳統(tǒng)的圓形光斑和矩形光斑相比，有利于能量的合理分布和提高激光熱作用效應(yīng)；討論了環(huán)形激光熔覆成形中主要工藝參數(shù)，如環(huán)形激光功率密度、掃描速度、送粉速率和光斑直徑等對成形的影響。 利用環(huán)形激光光內(nèi)同軸送粉噴頭

3、進(jìn)行了多模激光束下單道單層、單道多層，離焦和多道搭接熔覆實驗和測試。研究了在環(huán)形激光作用下激光功率、掃描速度、搭接量、送粉速率、光斑直徑等工藝參數(shù)對成形尺寸、形貌、顯微組織的影響，分析了不同工藝參數(shù)與熔覆層質(zhì)量的關(guān)系。結(jié)果表明：要獲得較好的成形質(zhì)量，搭接量應(yīng)大于光斑半徑，激光功率、掃描速度和送粉速率存在著最佳匹配值，環(huán)形光斑下的正負(fù)離焦量可達(dá)14mm，能夠在離焦?fàn)顟B(tài)下實現(xiàn)較高質(zhì)量的激光熔覆快速成形。 試驗證明，與圓形光外同軸送粉