1 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
2 华晨汽车工程研究院, 辽宁 沈阳 110136
在激光熔覆成形过程中，送粉喷嘴性能的好坏对熔覆成形件的质量具有重要影响。为探究影响送粉喷嘴性能的关键参数，建立了数值计算模型，应用FLUENT软件对送粉通道不同收缩角度和送粉口不同直径条件下的粉末流场情况进行了数值模拟，并依据模拟结果确定了送粉喷嘴的关键参数。计算结果表明，在其他参数一定的前提下，选样送粉通道收缩角度2.5°和送粉口直径1.5 mm时，有利于提高送粉喷嘴的粉末汇聚性，改善熔覆成形效果。依据该关键参数制造出送粉喷嘴的实体，进行了粉末汇聚、激光熔覆成形实验，验证了该送粉喷嘴的效果。
激光技术 光学制造 激光熔覆成形 数值模拟 送粉喷嘴 收缩角度 送粉口 激光与光电子学进展
2013, 50(2): 021402
激光金属沉积成形过程中, 送粉喷嘴结构参数一定时, 载气式同轴送粉喷嘴的粉末流场主要受送粉参数影响如载气速度、送粉量。为了进一步改善现有送粉喷嘴的汇聚性和提高粉末利用率, 基于固气两相流数值计算模型, 应用FLUENT软件模拟两种因素对同轴送粉喷嘴粉末流场的影响。结果表明: 载气流速过小则会导致粉末流汇聚焦点浓度较低; 载气速度过大则焦点形状不规则, 降低成形表面质量; 载气流速过小或者过大都会导致粉末利用率降低。送粉量主要影响粉末流焦点中心的汇聚浓度和粉末流速度以及速度波动。数值计算结果对同轴送粉喷嘴设计和优化激光加工工艺参数具有一定的参考价值。
激光金属沉积 同轴送粉 气固两相流 数值模拟 laser metal deposition coaxial powder feeding gas-solid two-phase flow numerical simulation
1 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室， 辽宁 沈阳 110136
2 天津汽车模具股份有限公司， 天津 300308
针对现有送粉喷嘴粉末汇聚性差、出粉口容易堵塞以及受热变形的缺点，设计了一种四孔式同轴送粉喷嘴。喷嘴中央为激光束及保护气通道，沿中心锥孔轴向均布的4个小孔，为粉末通道。建立了数值计算模型，应用FLUENT软件对粉末通道不同出口形状和不同倾角条件下粉末流场情况进行数值模拟，选择最优方案。计算结果表明，在其他工艺参数一定的前提下，采用收缩出口与粉末通道倾角为70°时有利于改善熔覆成形效果。最后利用研制的送粉喷嘴进行粉末汇聚、激光熔覆成形等实验，验证该送粉喷嘴的实验效果。
激光技术 激光熔覆成形 数值模拟 送粉喷嘴 粉末通道
