送粉器的功能是按照加工工藝的要求將熔覆粉末地送入熔池，并確保加工過程中，粉末能連續(xù)、均勻、穩(wěn)定地輸送。送粉器的性能將直接影響到激光熔覆層的質(zhì)量。隨著激光熔覆技術(shù)的發(fā)展，對(duì)送粉器的性能也提出了更高的要求。針對(duì)不同類型的工藝特點(diǎn)和粉末類型，目前國內(nèi)外已經(jīng)研制的送粉器類型主要有螺旋式送粉器、轉(zhuǎn)盤式送粉器、刮板式送粉器、毛細(xì)管式送粉器、鼓輪式送粉器、電磁振動(dòng)送粉器等。其工作原理包括重力場、氣體動(dòng)力學(xué)和機(jī)械力學(xué)等。

各種送粉器的具體結(jié)構(gòu)形式和工作原理

①螺旋式送粉器

螺旋式送粉器主要是基于機(jī)械力學(xué)原理，如圖4.9(a)所示，它主要由粉末存儲(chǔ)倉斗、螺旋桿、振動(dòng)器和混合器等組成。工作時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)使粉末沿著筒壁輸送至混合器，然后混合器中的載流氣體將粉末以流體的方式輸送至加工區(qū)城。為了使粉末充滿螺紋間隙，粉末存儲(chǔ)倉斗底部加有振動(dòng)器，能提高送粉量的精度。送粉量的大小與螺桿的旋轉(zhuǎn)速度成正比，調(diào)節(jié)控制螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，就能控制送粉量。

這種送粉器能傳送拉度大于15um的粉末，粉末的輸送速率為10-150g/min。比較適合小顆粒粉末輸送，工作中輸送均勻，連續(xù)性和穩(wěn)定性高。并且這種送粉方式對(duì)粉末的干濕度沒有要求，可以輸送稍微潮濕的粉末。但是不適用于大顆拉粉末的輸送，容易堵塞。由于是靠螺紋的間隙送粉，送粉量不能太小，所以很難實(shí)現(xiàn)精密激光熔覆加工中所要求的微量送粉，并且不適合輸送不同材料的粉末。

②轉(zhuǎn)盤式送粉器

轉(zhuǎn)盤式送粉器是基于氣體動(dòng)力學(xué)原理，其結(jié)構(gòu)如圖4.9(b)所示，主要由粉斗、粉盤和吸粉嘴組成。粉盤上帶有凹槽，整個(gè)裝置處子密閉環(huán)境中，粉末由粉斗通過自身重力落人轉(zhuǎn)盤凹槽，并且電機(jī)帶動(dòng)粉盤轉(zhuǎn)動(dòng)將粉末運(yùn)至吸粉嘴，密閉裝置中由進(jìn)氣管充人保護(hù)性氣體，通過氣體壓力將粉末從吸粉嘴處送出，然后在經(jīng)過出粉管到達(dá)激光加工區(qū)域。

轉(zhuǎn)盤式送粉器基于氣體動(dòng)力學(xué)原理，以通入的氣體作為載流氣體進(jìn)行粉末輸送，這種送粉器適合球形粉末的輸送，并且不同材料的粉末可以混合輸送，小粉末軸送率可達(dá)1g/min。但是對(duì)其他形狀的粉末輸送效果不好，工作時(shí)送粉率不可控，并且對(duì)粉末的干燥程度要求高，稍徽潮濕的粉末會(huì)使送粉的連續(xù)性和均勻性 降低。

③刮板式送粉器

刮板式送粉器，如圖4.10所示，它主要由存儲(chǔ)粉末的粉斗、轉(zhuǎn)盤、刮板、接粉斗等組成。工作時(shí)粉末從粉斗經(jīng)過漏粉孔靠自身的重力和載流氣體的壓力流至轉(zhuǎn)盤，在轉(zhuǎn)盤上方固定一個(gè)與轉(zhuǎn)盤表面緊密接觸的刮板，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不斷將粉末刮下至接粉斗，在載流氣體作用下，通過送粉管送至激光加工區(qū)域。送粉小是通過轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速來決定的，通過對(duì)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)便可以控制送粉量的大小，同時(shí)調(diào)節(jié)粉斗和轉(zhuǎn)盤的高度和漏粉孔的大小，可以使送粉量的調(diào)節(jié)達(dá)到更寬的范圍，刮板式送粉器適用于顆粒直徑大于20um的粉末輸送。

刮板式送粉器對(duì)于顆粒較大的粉末流動(dòng)性好，易于傳輸。但在輸送顆粒較小的粉末時(shí)，容易團(tuán)聚，流動(dòng)性較差，送粉的連續(xù)性和均勻性差，容易造成出粉管口堵塞。針對(duì)傳統(tǒng)刮板式送粉器的不足，有改進(jìn)的擺針式刮板同步送粉器，其結(jié)構(gòu)如圖4. 10 (b)所示，由擺針I(yè)、粉簡體2、吸嘴3、轉(zhuǎn)盤4、動(dòng)力源5、箱體6及進(jìn)氣管幾部分組成。粉簡由裝粉螺拴、粉筒蓋、粉筒體、擺針、平衡氣管、調(diào)節(jié)閥和不同尺寸的密封圈組成。吸嘴由心軸、彈簧、內(nèi)嘴、滾珠和導(dǎo)管組成。動(dòng)力源由轉(zhuǎn)軸、骨架型密封圈、減速機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)組成。

一般情況下，較大尺寸的粉末流動(dòng)性較好，易于傳送。而顆粒直徑較小的粉末

容易團(tuán)聚,流動(dòng)性較差，通常傳送小尺寸的粉末是非常困難的。送粉器首先需要將團(tuán)聚的粉末打散，其次被打散的粉末需在速度和傳輸速率下傳送。擺針式刮板同步送粉器工作時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤【槽型凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪輪廓線形式見圖4. 10(b)」同步旋轉(zhuǎn)，擺針沿著槽型凸輪輪廓線往復(fù)擺動(dòng)，將團(tuán)聚的粉末打散。被打散的粉末在重力的作用下均勻連續(xù)地落在轉(zhuǎn)盤的大小溝槽中，進(jìn)氣管連續(xù)往箱體內(nèi)充氣，使箱體內(nèi)產(chǎn)生正壓。當(dāng)粉末隨著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)至吸嘴下方時(shí)，粉末在空氣正壓的作用下隨空氣一起沿著導(dǎo)管連續(xù)、均勻流出箱體，送至激光加工區(qū)。

④毛細(xì)管式送粉器

這種方法主要使用一個(gè)振動(dòng)毛細(xì)管來送粉，振動(dòng)是為了粉末微粒的分離，該送粉器由1個(gè)超聲波振蕩器、1個(gè)帶儲(chǔ)粉斗的毛細(xì)管和1個(gè)盛水的容器組成【圖4. 11 (a)〕。電源驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波，用水來傳送超聲波。粉末存儲(chǔ)在毛細(xì)管上面的漏斗里，毛細(xì)管在水面下面。下端漏在容器外 面，通過產(chǎn)生的振動(dòng)將粉末打散開，由重力場傳送。

毛細(xì)管送粉器能輸送的粉末直徑大于0.4um。粉末輸送率可以達(dá)到≤lg/min。能夠在程度上實(shí)現(xiàn)精密熔覆中要求的微量送粉，但是它是靠白身的重力輸送粉末的，因此是干燥的粉末，否則容易堵塞，送粉的重復(fù)性和穩(wěn)定性差。對(duì)于不規(guī)則的粉末輸送，輸送時(shí)在毛細(xì)管中容易堵塞，所以只適合于球形粉末的輸送。

⑤鼓輪式送粉器

鼓輪式送粉器的主要結(jié)構(gòu)如圖4.11 (b)所示，主要由儲(chǔ)粉斗、粉槽和送粉輪組成。粉末從儲(chǔ)粉斗落人下面的粉槽，利用大氣壓強(qiáng)和粉槽內(nèi)的氣壓維持粉末堆積量在范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)平衡。鼓輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其上均勻分布的粉勺不斷從粉槽舀取粉末，又從右側(cè)倒出粉末，粉末由于重力從出粉口送出。通過調(diào)節(jié)鼓輪的轉(zhuǎn)速和更換不同大小的粉勺來實(shí)現(xiàn)送粉率的控制。

鼓輪式送粉器工作原理是基子重力場，對(duì)于顆粒比較大的粉末，因其流動(dòng)性好能夠連續(xù)送粉，并且機(jī)構(gòu)簡單。由于它是通過送粉輪上的粉勺輸送粉末的，對(duì)粉末的干燥度要求高，微濕的粉末和超細(xì)粉末容易堵塞粉勺，使送粉不穩(wěn)定，精度降低。

⑥電磁振動(dòng)送粉器

電磁振動(dòng)送粉器的原理如圖4.11 (c)所示，在電磁振動(dòng)器的推動(dòng)下，阻分器振動(dòng)，儲(chǔ)藏在儲(chǔ)粉倉內(nèi)的粉末沿著螺旋槽逐漸上升到出粉口，由氣流送出。阻分器還有阻止粉末分離的作用。電磁振動(dòng)器實(shí)質(zhì)上是一塊電磁鐵，通過調(diào)節(jié)電磁鐵線圈電壓的頗率和大小就可實(shí)現(xiàn)送粉率的控制。

電磁振動(dòng)送粉器是基于機(jī)械力學(xué)和氣體動(dòng)力學(xué)原理工作的，反應(yīng)靈敏，由于是用氣體作為載流體將粉末輸出的，所以對(duì)粉末的干燥程度要求高，微濕粉末會(huì)造成送粉的重復(fù)性差。并且對(duì)子超細(xì)粉末的輸送不穩(wěn)定，在出粉管處超細(xì)粉末容易團(tuán)聚，發(fā)生堵塞。

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