激光与电加热复合熔覆装置结构设计与分析

激光和电加热相结合的复合熔覆装置可以利用工件和丝材的电阻热效应将金属丝升温到一定温度,有效地减少丝材中的水分含量及内应力,提高熔覆效率及工艺稳定性。文中主要设计激光熔覆和电加热复合熔覆的熔覆头结构,激光熔覆与电加热复合熔覆的熔覆头包含激光熔覆和电加热两部分,熔覆头主要从温度控制、防氧化、安全等方面进行设计并进行了数值分析。

基体倾斜和熔覆头偏转对激光熔覆层形貌与粉末利用率影响的研究

一些激光熔覆修复应用中无法在基体表面呈水平状态、熔覆头呈垂直状态下进行熔覆,为了研究基体倾斜和熔覆头偏转对同轴送粉激光熔覆层形貌及粉末利用率的影响规律,进行了基体倾斜和熔覆头偏转的激光熔覆实验,分析、比较了基体倾斜和熔覆头偏转对覆层高度及粉末利用率的影响。结果表明:基体倾斜与熔覆头偏转能获得表面平整、内部无缺陷的熔覆层,但粉末利用率降低;熔覆头保持垂直状态,基体倾角小于30°时,粉末利用率降低不大,倾角为30°时的粉末利用率下降10%;基体呈水平状态时,熔覆头偏转较小的角度即引起粉末利用率大幅降低,偏转30°时的粉末利用率下降80%。熔覆头偏转时粉末流束中心受重力的影响而偏离熔覆头轴线,导致熔覆头偏转比基体倾斜的粉末利用率更低,激光熔覆修复中应尽可能减少熔覆头偏转以提高粉末利用率和熔覆效率。

基于EDEM的激光熔覆粉末利用率仿真分析

针对现有同轴载气激光熔覆粉末利用率低的不足,设计环式同轴载气激光熔覆头,利用离散单元法对熔覆粉末在粉流道内的运动进行仿真分析,研究熔覆头喷嘴结构参数对粉末汇聚和利用率的影响规律。结果发现,粉流道夹角对粉焦距和汇聚性能影响较大,当夹角为36°时,粉末颗粒分布较为集中,熔覆头的粉末利用率达到最高48.5%。研究成果可为熔覆头结构设计提供理论依据。