(毕业论文)高功率激光加工同轴送粉系统设计

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1、目录1绪论11.1本设计研究的目的和意义11.2本设计国内外研究历史与现状21.3本设计拟解决的关键问题和研究方法42送粉器的方案设计62.1国内外送粉器的原理及特性62.2送粉器的性能比较分析112.4送粉器主要问题分析122.5送粉器的方案设计132.5气路设计162.6本章小结193送粉器的结构设计213.1粉轮的结构设计与计算213.2电动的选择223.3齿轮齿条的设计计算223.4轴的结构设计233.5联轴器的配置243.6密封器件的配置244送粉头的设计254.1激光加工的光路系统254.2激光熔覆的送粉方

2、式264.3送粉喷嘴的设计要求284.4喷嘴芯的设计294.3喷嘴座的结构设计30参考文献32谢辞34附录351绪论激光熔覆的实验研究始于本世纪70年代，它是通过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层一起熔凝的方法，这种表面改性技术自从出现以来，去的了迅速的发展，现已广泛应用于工业行业。近年来，国际上诞生了一门新兴技术—再造技术，它基于激光熔覆技术，以激光熔覆技术为修复技术平台，加上现代先进制造、快速成型等理念，则发展成为激光再造技术。作为激光再造系统的重要组成部分送粉器，送粉量的稳定性、均匀性

3、直接关系到熔覆层的质量。目前，不少科研单位和公司对送粉器进行了技术开发，并推出成功的设备，这些设备根据不同的原理可分为重力式、负压式等。这些送粉器往往是针对某些特定的的粉末进行开发设计的，普遍存在的问题是：基于超细粉末的特殊性质，它们对输送小雨1um的超细粉末无能为力。对这一问题的研究已成为激光加工领域的热点。近年来激光熔作为激光加工技术领域内一个新的研究与开发方向，它是通过不同的添料方式在被熔覆表面机体上放置被熔覆的涂覆材料。经过高密度激光辐射，使涂覆材料与机体表面薄层同时熔化，然而涂层材料很少被机体稀释，基本上可以

4、保持其原有的成分和性质不变，且快速凝固后形成稀释度极低与机体形成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基材表面的耐蚀、耐磨、耐热、抗氧化及点起特性的一种新的工艺方法，它是作为一种新的表面改善技术。而送粉器作为激光熔覆的关键设备，其送粉质量的好坏直接影响着熔覆效果，因此，对送粉器的研究是及其重要的。1.1本设计研究的目的和意义第49页，共49页随着激光加工技术的成熟和发展，熔覆技术在工业领域的应用和深入发展，而送粉设备是又激光熔覆技术的关键设备，就必须设计出更好的专用送粉设备来适应激光熔覆技术的发展。就目前激光加工业的实际应用

5、情况来看，这方面的工作还做的远远不够，本次设计的依据是建立在激光熔覆技术的基础之上的，根据任务书的要求，设计的的目的是解决送粉过程中粉粒的均匀性和定量供给难题，对送粉系统的方案论证并对重力式和负压式送粉方式进行研究对比，完成出两种送粉系统的总图设计。本课题的研究是为了解决金属粉末输送难的问题，实现均匀送粉和定量送的目的以及一般送粉过程中粉末的不均匀性、粉末的不畅通、粉末易氧化、易受潮等一系列问题。可以在一定程度上解决复杂位置的粉末传送问题。基于激光熔覆快速原型技术，主要通过同轴送粉和激光束耦合，利用CAD/CAM技术，

6、实现零件的直接快速制造，因此本课题的研究意义在于将给目前激光加工所需关键设备—同轴送粉器提供可行性送粉方案，对于工业大规模运用激光熔覆技术以及基于激光熔覆技术的快速三维制造起技术支持作用，对于某些激光加工场合有不可替代的作用。1.2本设计国内外研究历史与现状激光熔覆技术的实验始于本世纪70年代，美国D.Sgnanmuthu于1976年获得了激光熔覆一层金属于另一层金属的基体的熔覆方法专利。它综合了光、电、机、电技术、涉及材料学、物理学、自动化技术等多门学科。激光熔覆技术作为激光激光领域的两个较为前沿的新技术，在材料表面

7、强化和修复领域的良好效果逐渐为世人所认识。其应用领域在不断拓宽，应用规模也在不断扩大，现在已广泛应用于工业生产、通讯、医疗、军事、文化教育以及科学研究等各个领域。激光熔覆技术在工业应用和科学研究中具有重要的应用前景，送粉器的设计和开发是激光熔覆设备的关键技术之一。随着激光熔覆技术的快速发展，以及对熔覆层的加工精度和质量要求的提高，国内外相继研发了基于不同原理的送粉器。B.Grunenwald和St.Nowotny设计的转盘式送粉器，是用刮板将转盘上的粉末推到凹槽内，再用载流气体将粉末输送走。L.Li和W.M.Steen

8、设计的螺旋式送粉器，是把螺杆置于料斗的底部，通过螺纹把粉末送到混合器，再用气体将粉末输送出去。Atsusaka和MotohiroUrakaw设计的毛细管式送粉器，是通过毛细管的振动来输送粉末，但是送粉率不可控制。AmitSuri和MasayukiHorio所试验的送粉器，一路气体对粉末进行沸腾使之落入下部管道，另一路气体运输降下的