送粉器的研究意义与背景

1．目的和意义
在激光再制造技术中，激光熔敷是其基础。

激光熔敷是利用高能密度的激光束所产生的快速冷凝过程，在基材表面形成与基材相互融合的且具有完全不同成分与性能的合金熔敷层。

激光打在基体表面，高温使基体局部融化形成熔池，合金粉末落入熔池被融化，同时又快速冷却与基体一起形成熔敷层。

影响熔敷层质量的好坏，不仅取决于材质特性和激光工艺参数，而且与落入熔池内的粉末均匀性密切相关。

送粉器的功能是按照工艺要求向加工部位均匀、准确地输送粉末，因此送粉器的性能将直接影响着熔敷层的质量。

不好的送粉性能可以导致熔敷层厚薄不均匀、结合强度不高等。

随着激光熔敷越来越多的应用，对送粉器的性能提出越来越高的要求。

尤其是超细粉末的大量使用，要求送粉器能均匀连续的输送超细粉末以及超细粉与普通粉组成的混合粉末，并能远距离送粉，因此开发新型的适合此要求的送粉器是十分必要的。

针对现有技术的不足之处，设计了激光再制造双料斗送粉器,解决了超细送粉和混合送粉的难题，成功实现超细粉末的连续均匀送粉。

同时利用双料斗贮存不同粉末，当需要混合送粉时两斗同时送粉，在气流作用下均匀混合，实现稳定的混合送粉及远距离送粉。

该系统可以大量应用于冶金、石油、铁路、航空行业中大型、重要零部件的激光修复，如大型柴油机曲轴、冶金轧辊、发动机叶片等，具有非常广阔的市场前景。

2．送粉器的研制现状及其性能比较
送粉器是激光再制造技术中的一项关键技术。

而对于送粉器的研究，其历史不是很久，现在国内外已研制出几种类型的激光熔敷送粉器。

根据送粉方式的不同，目前主要采用的送粉器主要有以下几种：螺杆式、刮板式、鼓轮式、流化式和雾化式送粉器。

2.1 螺杆式送粉器
螺杆式送粉器是根据机械力学原理工作的。

图2-1是其原理图，由螺旋杆、料斗、粉桶、混合器和振动器组成。

螺旋杆由电机驱动旋转，带动粉末沿着粉桶内壁螺旋槽运动，并输送到混合器中。

混合器中的载流气体将粉末以流体的形式
输送出去。

为了使粉末充满螺旋槽内以便计量精确，在粉斗底部装有振动器。

螺旋杆、料斗、粉桶、混合器处于有载流气体的密封仓内。

其送粉量与螺杆的旋转速度成正比，调节控制螺杆转动电
机的转速，就能精确地控制送粉量。

这种送粉器灵敏度高、稳定可靠、
送粉均匀，但不适用于比重不同的
混合粉末和颗粒度相异的粉末，且
易堵粉。

2.2 刮板式送粉器
图2-2所示是刮板式送粉器原理图，也是根据机械力学原理工作的。

工作时粉末由料斗经漏粉孔流到转盘上，形成一个自然堆积角为α的圆台，α角的大小与合金粉末的材质、颗粒度和固
态流动性有关。

当转盘转动一周
时，转盘上堆积一圈粉末，其横
截面近似等腰梯形。

在转盘上方
固定一个与转盘表面紧密接触的
刮板，当转盘转动时，刮板就会
将粉末不断刮下流人接粉斗，在
重力和压缩空气的共同作用下，
通过输送管将粉末送出。

当送粉
器结构尺寸和粉末材料确定后，
送粉量完全由粉盘的转速决定，
那么便可通过控制粉盘的速度来
达到在较宽范围内连续精确调节
粉量。

同时还可通过更换漏粉孔
直径或调节孔端面与粉盘之间距，
以改变送粉量和转速的关系使送粉量的调节范围更宽。

正因为如此，刮板式送粉器应用甚广。

但是这种送粉方式，同样要求粉末具有良好的球形和流动性．
对于
较细的陶瓷粉末易堵粉，常常不能使用。

2.3 鼓轮式送粉器
鼓轮式送粉器根
据机械力学原理工作，
图2-3所示的是自重
式鼓轮式送粉器原理
示意图,它依靠粉末
自重并辅以微振输送
粉末。

鼓轮式送粉器
工作时，粉末由料斗
经漏粉孔靠自重自动
流进鼓轮圆周上的小
槽内，随着鼓轮的转动，小槽内的粉末依次从出粉口流出。

通过调节鼓轮的转速、漏粉孔直径和漏粉孔与鼓轮间的间隙，就能精确控制送粉量。

这种送粉器主要优点是：可适用于混合粉的送粉。

不会造成不同比重和不同粒度粉末的分层。

不过，它同样要求粉末具有较好的球形和流动性。

并由于没有载流气体，对于长距离送粉、侧向送粉和同轴送粉较为困难。

2.4 流化式送粉器
图2-4所示的是流化式送粉器原理
图，主要有料斗、送粉轴和振子组成。

其是根据气动力学原理工作的，依靠粉
粒自重、料斗的振动和压缩空气使送粉
轴周围的粉粒流化。

送粉轴位于料斗的
底部，中空的，且在送粉轴的圆周上有
小孔。

当载流气体从送粉轴中间通过时
形成负压，通过送粉轴上的小孔将送粉
轴周围流化过的粉粒吸入送粉轴，再在
载流气体作用下，将粉束输送出去，但不够稳定。

有不同规格的送粉轴，用来适应不同粒度的粉末。

2.5 雾化式送粉器
图2-5是一种简单的雾化式送粉器示
意图。

送粉气从直径很小的喷嘴高速喷
出，由它产生的局部低压使粉末吸入出
粉管中。

在出粉管上有一平衡管伸入粉
斗上部，其作用是保持粉斗内有相应的
压力。

利于粉末的落下，使粉末顺利流
畅，送粉量是靠进气管与出粉管之间的
距离和气体流量来实现。

这类选粉器是
用于比重较轻的粉末，但不适于比重不
同的混合粉。

送粉气流量要求保持稳定。

不能根据其他需要来调节。

2.6 几种送粉器的性能比较
性能比较：螺杆式和刮板式送粉器存在粉末与送粉元件之间的摩擦、挤压现象，粉末易阻塞，影响了送粉的连续性和稳定性。

螺杆式、刮板式和自重式鼓轮送粉器对较细合金粉末的输送还存在一定的问题。

由以上分析可知，针对不同的粉末和加工要求，这几种送粉器均存在不同程度的局限性。

尤其是还不能解决超细粉末的输送和混合粉末的输送难题，不能实现远距离送粉。