旁軸送粉激光熔覆的粉末熔化行為檢測與分析

旁軸送粉激光熔覆的粉末熔化行為檢測與分析

摘要：粉末熔化行為是旁軸送粉激光熔覆過程中的關(guān)鍵步驟，對于研究粉末的熔化行為以及優(yōu)化熔覆工藝具有重要意義。本文通過實驗對旁軸送粉激光熔覆過程中的粉末熔化行為進(jìn)行了檢測與分析。結(jié)果表明，在激光功率密度和掃描速度一定的條件下，粉末的熔化行為與粉末粒徑、種類和噴粉量等因素密切相關(guān)。本研究為優(yōu)化旁軸送粉激光熔覆工藝提供了理論基礎(chǔ)和實驗依據(jù)。

1.引言

旁軸送粉激光熔覆技術(shù)是一種熱噴涂新工藝，可用于制備復(fù)合材料、修復(fù)零件以及改善材料表面性能等領(lǐng)域。而粉末的熔化行為對于旁軸送粉激光熔覆工藝的穩(wěn)定性和成形質(zhì)量具有重要影響。因此，對粉末的熔化行為進(jìn)行檢測與分析，對于優(yōu)化熔覆工藝具有重要意義。

2.實驗方法

2.1實驗裝置

本實驗采用旁軸送粉激光熔覆實驗裝置，包括激光器、光束傳輸系統(tǒng)、粉末送粉系統(tǒng)、工件臺等。激光器功率為1000W，光束直徑為4mm。粉末送粉系統(tǒng)通過噴粉嘴將粉末均勻地噴灑在熔池上。

2.2實驗材料

本實驗選取了不同品種和粒徑的粉末材料作為實驗對象，包括鋁粉、鈦粉和鎳粉等。粉末的粒徑分別為10μm、20μm和30μm。

2.3實驗參數(shù)

實驗過程中，設(shè)定了激光功率密度為2x10^6W/cm^2，掃描速度為10mm/s。通過調(diào)整噴粉量和粉末種類進(jìn)行實驗。

3.實驗結(jié)果與分析

3.1粉末熔化行為

熔覆過程中，通過高速攝像機記錄了粉末熔化的過程。實驗結(jié)果顯示，在激光作用下，粉末在熔池中瞬間熔化，形成液體金屬球。隨著激光的移動，液體金屬球逐漸凝固并與工件表面結(jié)合。

3.2粉末粒徑對熔化行為的影響

實驗中發(fā)現(xiàn)，不同粉末粒徑對熔化行為有顯著影響。粒徑較小的粉末在激光照射下更容易熔化，因為小粒徑粉末的表面積更大，利于激光能量的吸收。同時，小粒徑的粉末也更容易形成均勻的液體金屬球。

3.3粉末種類對熔化行為的影響

實驗中發(fā)現(xiàn)，不同種類的粉末對熔化行為也有較大影響。鋁粉熔化速度較快，形成的液體金屬球較為穩(wěn)定；鎳粉熔化速度較慢，形成的液體金屬球較不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生飛濺；鈦粉在激光照射下容易氧化。

4.結(jié)論

通過實驗對旁軸送粉激光熔覆過程中的粉末熔化行為進(jìn)行了檢測與分析。結(jié)果表明，粉末的熔化行為受粉末的粒徑和種類等因素的影響。粉末粒徑較小、鋁粉種類較適合旁軸送粉激光熔覆工藝。本研究為優(yōu)化旁軸送粉激光熔覆工藝提供了理論基礎(chǔ)和實驗依據(jù)。

5.通過實驗對旁軸送粉激光熔覆過程中的粉末熔化行為進(jìn)行了分析。實驗結(jié)果顯示，在激光作用下，粉末在熔池中瞬間熔化，并形成液體金屬球，然后與工件表面結(jié)合。實驗中發(fā)現(xiàn)，粉末的粒徑和種類對熔化行為有顯著影響。粒徑較小的粉末更容易熔化且形成均勻的液體金屬球。不同種類的粉末表現(xiàn)出不同的熔化特性，鋁粉熔化速度較快且形成的液體金屬球較穩(wěn)定，鎳粉熔化速度較慢且容易產(chǎn)生飛濺，鈦粉