非载气式激光同轴送粉试验研究 被引量：8

1

作者 杨洗陈 王建军 +2 位作者 刘运武 王云山 李会山 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期120-124,共5页

研制了一种非载气式激光同轴送粉系统 ,粉末流能汇聚输出 ,其焦点尺寸为 1 5mm ,焦距 fp15～ 35mm连续可调。在二维平面上熔敷消除了方向性影响 ,多层激光熔敷组织、成分及硬度分布均匀。与载气式同轴送粉相比 ,具有较高的粉末利用率 ... 研制了一种非载气式激光同轴送粉系统 ,粉末流能汇聚输出 ,其焦点尺寸为 1 5mm ,焦距 fp15～ 35mm连续可调。在二维平面上熔敷消除了方向性影响 ,多层激光熔敷组织、成分及硬度分布均匀。与载气式同轴送粉相比 ,具有较高的粉末利用率 (6 0 %～ 80 % ) 展开更多

关键词 激光技术 激光熔敷 非载气式激光同轴送粉系统 材料表面强化技术

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激光制造中同轴粉末流动量和质量传输 被引量：7

2

作者 杨洗陈 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1664-1679,共16页

激光制造同轴粉末/载流气体两相流中存在动量、质量和能量传输等物理过程,它们直接决定激光制造的质量和精度。重点报道国内外粉末流中动量和质量输运方面的综合研究结果:提出了激光同轴送粉二相流物理模型;根据气体/固体两相流理论建... 激光制造同轴粉末/载流气体两相流中存在动量、质量和能量传输等物理过程,它们直接决定激光制造的质量和精度。重点报道国内外粉末流中动量和质量输运方面的综合研究结果:提出了激光同轴送粉二相流物理模型;根据气体/固体两相流理论建立了动量质量传输方程,开发了基于FLUENT的计算机模拟专用软件;建立了基于DPIV(Digital Particle I mage Veloci metry)的气体/金属粉末两相流的速度场和浓度场检测方法,开发了图像处理专用软件;完成了气体/金属粉末两相流的速度场和浓度场的数值模拟和试验检测。结果表明:理论模拟和试验检测结果基本一致。 展开更多

关键词 激光技术 同轴送粉熔覆 两相流 浓度场和速度场 数值模拟 CCD检测 图像处理

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不同送料工艺对液压支架激光熔覆再制造的影响 被引量：8

3

作者 曹鹏 雷高峰 +4 位作者 苏成明 舒林森 石舒婷 贾北北 田伟红 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期424-427,432,共5页

液压支架是煤矿综采系统中的重要设备,环境的复杂性和特殊性对液压支架的使用寿命和性能造成严重威胁,为了提高液压支架立柱的耐磨蚀性能,采用激光熔覆技术对立柱表面进行修复强化处理。本文采用同轴送粉、旁轴送粉和丝材熔覆三种送料工... 液压支架是煤矿综采系统中的重要设备,环境的复杂性和特殊性对液压支架的使用寿命和性能造成严重威胁,为了提高液压支架立柱的耐磨蚀性能,采用激光熔覆技术对立柱表面进行修复强化处理。本文采用同轴送粉、旁轴送粉和丝材熔覆三种送料工艺,在液压支架立柱表面制备单层和多层的熔覆涂层。对不同送料工艺对应熔覆层力学性能进行分析研究,发现试件的表面硬度大小顺序为:同轴送粉试件>旁轴送粉试件>丝材熔覆试件,并且同轴送粉、旁轴送粉、丝材熔覆获得的涂层硬度分别是基材的2.3倍、2.2倍及2.1倍。使用同轴送粉、旁轴送粉和丝材熔覆技术,均可在柱状27SiMn钢表面得到性能优异的不锈钢熔覆层。通过对三种不同送料工艺下熔覆层进行分析研究,发现同等加工参数下,丝材激光熔覆的综合性能优于粉末激光熔覆,并且在进行大型承载设备修复时,丝材激光熔覆的材料利用率更高。 展开更多

关键词 激光熔覆 同轴送粉 丝材熔覆 力学性能

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激光熔覆快速成形光内送粉方式的研究 被引量：4

4

作者 蔡齐飞 石世宏 +1 位作者 李春生 刘嘉 《苏州大学学报（工科版）》 CAS 2009年第2期43-45,73,共4页

针对目前激光熔覆快速成形所采用的单粉管光外侧向送粉和多粉管光外侧向同轴送粉两种方式的不足,介绍了光内同轴送粉工艺下的激光束与粉末相互作用过程。

关键词 激光熔覆 光内送粉 同轴送粉 快速成形 熔覆实验

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同轴送粉激光熔覆的粉末熔化过程建模与仿真

5

作者 朱明 严瀚林 +3 位作者 张宗智 杨骞 石玗 樊丁 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期47-55,118,共10页

同轴送粉激光熔覆中,粉末与激光的交互作用会直接影响熔覆成形的精度与质量,红外摄像无法直接获得激光内粉末的熔化行为,因此通过分析粉末对热量的吸收情况,使用高速摄像系统采集粉末熔化的动态行为,并建立粉末熔化过程的动态解析模型,... 同轴送粉激光熔覆中,粉末与激光的交互作用会直接影响熔覆成形的精度与质量,红外摄像无法直接获得激光内粉末的熔化行为,因此通过分析粉末对热量的吸收情况,使用高速摄像系统采集粉末熔化的动态行为,并建立粉末熔化过程的动态解析模型,通过仿真分析激光功率对不同熔化阶段的影响,及粉末进入熔池时的温度特征.结果表明,高速摄像系统采集粉末在激光中的动态熔化行为中存在“固态→固液两相态→液态”3个典型熔化特征阶段,粉末熔化动态行为可以使用数学解析模型解析,而不同阶段的热物理行为具有粉末与激光热交互作用的动态解析模型,分析了激光功率、离焦量、载粉气流量对粉末熔化行为的影响,同时通过仿真分析不同激光功率对各个特征阶段持续时间的影响,预测粉末颗粒到达基材的温度分布,发现激光功率从100 W增加至1 500 W时,粉末进入熔池的温度呈非线性变化,温度从750℃增加至3 250℃. 展开更多

关键词 同轴送粉 激光熔覆 热交互行为 建模

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激光工程化净成形同轴送粉的研究 被引量：1

6

作者 王志坚 尚晓峰 徐丽 《沈阳航空工业学院学报》 2004年第1期20-22,26,共4页

激光工程化净成形技术是近年来在传统快速成形技术基础上引入激光熔覆技术而创造的一种新的快速成形技术。与选择性激光烧结工艺不同 ,激光工程化净成形工艺不需要浸渗、热等静压等复杂后处理工序即可快速获得致密度和强度均较高的金属... 激光工程化净成形技术是近年来在传统快速成形技术基础上引入激光熔覆技术而创造的一种新的快速成形技术。与选择性激光烧结工艺不同 ,激光工程化净成形工艺不需要浸渗、热等静压等复杂后处理工序即可快速获得致密度和强度均较高的金属功能零件。介绍激光工程化净成形工艺系统的组成 ,着重介绍同轴送粉器的组成和工作原理 。 展开更多

关键词 激光熔覆技术 激光工程化净成形技术 快速成形技术 同轴送粉 步进电机

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同轴激光熔覆粉末的熔化行为表征与分析

7

作者 朱明 张宗智 +2 位作者 杨骞 石玗 樊丁 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第24期212-224,共13页

同轴送粉激光熔覆过程中激光热量在粉末与熔池中的作用与分配对成形质量有着重要影响。针对作用形式最为复杂且难以红外实时检测的粉末与激光的热交互作用展开研究,首先建立了高速摄像系统并对标记的单颗粉末同轴送入激光后的熔化过程... 同轴送粉激光熔覆过程中激光热量在粉末与熔池中的作用与分配对成形质量有着重要影响。针对作用形式最为复杂且难以红外实时检测的粉末与激光的热交互作用展开研究,首先建立了高速摄像系统并对标记的单颗粉末同轴送入激光后的熔化过程进行了采集与分析,研究了粉末熔化过程中不同特征阶段的热物理行为并建立了数学模型;同时由于难以根据有效的温度数据对模型进行验证和优化,故采用高速摄像统计分析了不同特征阶段的持续时间,与模型的计算结果进行了对比分析;最后在模型优化的基础上仿真预测了粉末即将进入熔池的温度与状态,为进一步分析粉末与熔池的热交互作用提供理论依据。研究结果表明:单颗粉末进入熔池后存在“固态→固液两相态→液态”的转变,不同转变过程的持续时间及热物理行为的变化并不相同;据此建立的数学模型可以动态描述粉末同轴送入激光后不同熔化阶段的持续时间与温度特征,通过与高速摄像统计数据对比验证了模型的有效性与准确性;仿真预测了粉末即将进入熔池时的温度特征,并分析了不同激光功率对粉末即将进入熔池时状态的影响与作用。 展开更多

关键词 同轴送粉 激光熔覆 粉末熔化行为 高速摄像 熔池

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宽带激光熔覆同轴送粉喷嘴的设计与数值模拟 被引量：11

8

作者 郭翔宇 倪茂 +2 位作者 刘华明 雷凯云 杜甫 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期362-368,共7页

为了设计一种适用于大功率的宽带激光熔覆同轴送粉喷嘴,采用FLUENT软件中的离散相模型,对送粉喷嘴的送粉道在不同倾角和不同出口间隙条件下的粉末汇聚特性和浓度分布特性进行了研究。分析了其它条件不变时,外层保护气流速对粉末汇聚的影... 为了设计一种适用于大功率的宽带激光熔覆同轴送粉喷嘴,采用FLUENT软件中的离散相模型,对送粉喷嘴的送粉道在不同倾角和不同出口间隙条件下的粉末汇聚特性和浓度分布特性进行了研究。分析了其它条件不变时,外层保护气流速对粉末汇聚的影响,得到了较优的结构尺寸,并利用设计研制的宽带同轴送粉喷嘴装置,进行了送粉和熔覆实验。结果表明,宽带激光同轴送粉喷嘴的焦点浓度在汇聚中心的径向和轴向都近似服从高斯分布;随着倾角的增大,出口间隙对焦距的影响也越来越大,且出口间隙越小,焦距越大;当倾角为70°,出口间隙为3.5mm时粉末汇聚性较好,粉末利用率较高;在其它条件不变时,外层保护气体流速过大或过小均不利于粉末汇聚,当外层保护气体流速略小于载气速率时,送粉喷嘴的粉末汇聚特性最佳。表面熔覆质量达到了预期要求,验证了该结构的合理性。所设计的宽带同轴送粉喷嘴对后续宽带激光熔覆的研究与应用具有重要意义。 展开更多

关键词 激光技术 宽带同轴送粉喷嘴 离散相模型 激光熔覆

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中空光离焦量对单熔道质量的影响 被引量：7

9

作者 石皋莲 石世宏 张甲 《应用激光》 CSCD 北大核心 2012年第6期505-509,共5页

利用环形激光光内同轴送粉喷头进行单熔道试验和测试,就中空环形光离焦量对45#钢表面熔层平整度、平宽度、平高度以及熔覆截面微观组织的影响进行试验研究。通过改变离焦量,获得单道熔覆层,并进行单层熔宽、熔高及表面平整度的测试和微... 利用环形激光光内同轴送粉喷头进行单熔道试验和测试,就中空环形光离焦量对45#钢表面熔层平整度、平宽度、平高度以及熔覆截面微观组织的影响进行试验研究。通过改变离焦量,获得单道熔覆层,并进行单层熔宽、熔高及表面平整度的测试和微观组织的对比,分析了离焦量对熔层组织、性能和表面状态的影响规律。结果表明:熔覆层组织在小离焦量情况下细密,环形光激光熔覆层的硬度、表面平整度随离焦量的变大先增后减,在较小负离焦状态下可得到最大值。 展开更多

关键词 中空激光束 离焦量 光内同轴送粉 单道熔覆

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316L不锈钢掺杂SiC环状同轴送粉TIG熔覆层组织结构与性能

10

作者 高辉 周灿丰 +1 位作者 胡晓慧 李文龙 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期49-56,I0006,共9页

TIG熔覆是经济高效的表面修复方法,与传统的预置粉末法相比,同轴送粉法具有优良的适应性,但是试验研究相对较少.自主设计制造了环状同轴送粉TIG熔覆焊枪,与管状同轴送粉TIG熔覆焊枪相比,制造的熔覆层不存在熄弧位置凹坑、焊缝不够平直... TIG熔覆是经济高效的表面修复方法,与传统的预置粉末法相比,同轴送粉法具有优良的适应性,但是试验研究相对较少.自主设计制造了环状同轴送粉TIG熔覆焊枪,与管状同轴送粉TIG熔覆焊枪相比,制造的熔覆层不存在熄弧位置凹坑、焊缝不够平直以及焊缝熔宽不一致等问题,而且具有更高的熔覆效率.结果表明,采用优化的焊接热输入、送粉量和SiC含量参数匹配,在316L不锈钢表面进行环状同轴送粉TIG熔覆,获得了外观优良的单层单道熔覆层、单层多道熔覆层.对熔覆层进行显微硬度测量、微观组织及元素成分分析、宏观电化学腐蚀试验、微区电化学腐蚀试验以及耐磨性能测试,并与母材进行了比对,环状同轴送粉TIG熔覆导入的SiC粉末有效地提升了熔覆层的耐蚀性与耐磨性. 展开更多

关键词 环状同轴送粉TIG熔覆 316L不锈钢 掺杂SiC 耐蚀性 耐磨性

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同轴送粉激光熔覆气泡逃逸行为及分布研究 被引量：1

11

作者 徐磊 王匀 +2 位作者 许桢英 倪旺 闫金金 《精密成形工程》 北大核心 2023年第1期137-145,共9页

目的获取Inconel 718合金在同轴送粉激光熔覆过程中,熔池内气泡的动态行为及熔覆层中气孔缺陷的分布规律。方法建立熔池内部气泡力学模型和方程,考虑气泡浮力、重力、气泡和熔液相对运动产生的黏滞力,以及熔液对流带来的拖曳力等力的综... 目的获取Inconel 718合金在同轴送粉激光熔覆过程中,熔池内气泡的动态行为及熔覆层中气孔缺陷的分布规律。方法建立熔池内部气泡力学模型和方程,考虑气泡浮力、重力、气泡和熔液相对运动产生的黏滞力,以及熔液对流带来的拖曳力等力的综合作用,着重研究浮力、拖曳力对气泡逃逸行为的影响,并计算不同条件下的气泡逃逸时间;搭建“三明治”观测平台,原位观测在熔覆过程中熔池内气泡的动态行为,获取熔池寿命;进行单因素Inconel718合金同轴送粉激光熔覆实验,探究熔覆层气孔缺陷的分布规律。结果熔池寿命通常在0.2~0.4 s;熔池内气泡直径临界值约为60μm,当熔池内气泡直径大于60μm时更容易通过自身浮力逸出,与单因素实验获得的熔覆层中96.94%的气孔缺陷直径小于60μm具有较好的一致性;对熔覆层气孔缺陷表征发现,浮力对临界直径以下气泡运动状态的影响一般小于拖曳力。结论Inconel718合金在激光熔覆过程中,熔池内气泡大小存在临界值,且主要受浮力向上运动及受拖曳力随熔池对流运动的影响,熔覆层中气孔缺陷倾向于分布在对流路径上。 展开更多

关键词 同轴送粉激光熔覆 Inconel 718 气泡逃逸 受力分析 气孔分布

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基于环形光光内送粉的激光熔覆熔道成形研究 被引量：4

12

作者 石皋莲 石世宏 王晨 《应用激光》 CSCD 北大核心 2013年第4期385-390,共6页

针对"光束中空,光内送粉"激光熔覆工艺方法,通过改变激光功率、送粉速度、扫描速度、离焦量等工艺参数,分别进行单熔道表面形貌、熔道宽度和高度的实验对比研究,分析了环形光光内送粉的激光熔覆工艺参数对熔道成形质量的影响... 针对"光束中空,光内送粉"激光熔覆工艺方法,通过改变激光功率、送粉速度、扫描速度、离焦量等工艺参数,分别进行单熔道表面形貌、熔道宽度和高度的实验对比研究,分析了环形光光内送粉的激光熔覆工艺参数对熔道成形质量的影响规律。结果表明,激光功率较小将导致熔覆不均匀,激光功率过大又会使熔道表面烧损,随着功率的增加熔道宽度有增大趋势,高度先增大后减小;扫描速度过快会导致粉末不能充分熔化,扫描速度过慢会增加熔道的厚度,影响熔覆质量,随着扫描速度的增加,熔道宽度和高度均减小;送粉速度增大导致熔化金属粉末增加,但熔道宽度增加不明显,当送粉速度过大时大量未熔化的金属粉末粘结在成形件的表面,影响成形件质量;随着离焦量的增加,熔道宽度明显增加,高度明显减小,离焦量较小时熔道会烧损,较大时熔道会无法形成。 展开更多

关键词 环形激光 光内同轴送粉 激光熔覆 熔道成形

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激光熔覆三维成型变截面试件的实验研究 被引量：1

13

作者 吴少华 石世宏 +1 位作者 蔡齐飞 石皋莲 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2011年第19期185-188,共4页

基于自主研发的新型喷嘴,设计了采用光内送粉方式进行变截面试件堆积的模型。变截面复杂零件的堆积实验表明:采用层高开环控制,不断改变并实时监测影响高层堆积的z轴增量,保证离焦量基本不变,可以制作出267层的高层堆积件。对所堆积的... 基于自主研发的新型喷嘴,设计了采用光内送粉方式进行变截面试件堆积的模型。变截面复杂零件的堆积实验表明:采用层高开环控制,不断改变并实时监测影响高层堆积的z轴增量,保证离焦量基本不变,可以制作出267层的高层堆积件。对所堆积的三维回转体成型件的宏观与微观质量分析检测表明:变截面三维零件内部组织致密,硬度高且分布均匀,晶粒细小,表面粗糙度良好,微观质量较好。 展开更多

关键词 激光熔覆 光内同轴送粉 快速成型 复杂零件堆积

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扭曲薄壁件光内送粉激光熔覆成形温度场研究 被引量：2

14

作者 石皋莲 石世宏 +1 位作者 王晨 张迎寅 《应用激光》 CSCD 北大核心 2014年第2期109-117,共9页

根据光内同轴送粉激光快速成形工艺,建立了扭曲薄壁件激光熔覆成形温度场瞬态有限元数值模型,模拟了扭曲薄壁件激光快速成形过程的温度场演变过程,分析了扭曲薄壁件熔覆成形过程中定点温度的热循环,通过仿真实时控制模型中输入激光功率... 根据光内同轴送粉激光快速成形工艺,建立了扭曲薄壁件激光熔覆成形温度场瞬态有限元数值模型,模拟了扭曲薄壁件激光快速成形过程的温度场演变过程,分析了扭曲薄壁件熔覆成形过程中定点温度的热循环,通过仿真实时控制模型中输入激光功率的大小,模拟得到了保持熔池温度稳定时激光功率的变化值;通过层高控制调节激光器功率,控制熔池的温度稳定,成功熔覆成形了扭曲薄壁件。性能分析表明:成形件表面光滑,没有粘粉,尺寸与设计数值基本相同,组织细小致密,与基体形成冶金结合,且成形件硬度较高。 展开更多

关键词 光内同轴送粉 扭曲薄壁件 激光熔覆 温度场

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环形激光占空比变化对熔覆层质量影响研究

15

作者 石皋莲 石世宏 +2 位作者 肖军艳 王晨 张甲 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2013年第20期142-145,共4页

采用圆锥-圆环双反镜技术的新型光内同轴送粉装置,在相同工艺参数条件下,进行变占空比K(环形光斑内径与外径之比)熔覆试验和测试,分析占空比的变化对熔覆层组织、性能及表面形貌影响规律。结果表明:K=0时,熔覆层晶粒细密,但整体组织分... 采用圆锥-圆环双反镜技术的新型光内同轴送粉装置,在相同工艺参数条件下,进行变占空比K(环形光斑内径与外径之比)熔覆试验和测试,分析占空比的变化对熔覆层组织、性能及表面形貌影响规律。结果表明:K=0时,熔覆层晶粒细密,但整体组织分布不均匀,熔覆层与基体冶金结合效果较差,稀释率大,熔覆层侧壁表面较粗糙;K=0.35时,晶粒细小均匀,熔覆层与基体结合层变薄,稀释率小,熔覆层表面较光滑;K=0.6时,熔覆层组织由胞状晶向枝状晶转化,晶粒逐渐变粗大,熔覆层表面较粗糙。 展开更多

关键词 环形激光能量 占空比 光内同轴送粉 熔覆层质量

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