侧向送粉式激光熔覆技术的粉末输送模型

相较于常规修复技术，激光熔覆沉积技术具有修复精度高、对基体的热影响和热输入小、沉积材料组织性能优良、界面结合强度高等优点，近年来逐渐成为零件再制造领域研究及发展的重点。对受损叶片盘外形及使用性能的恢复是实现对其高质量修复的必要条件，结合某一型号TC11钛合金压气机整体叶片盘的修复需要，本书对激光熔覆沉积过程中熔覆层外形尺寸的控制问题展开讨论。为提高压气机叶盘的气动效率，叶片普遍被设计成扭转的自由曲面轮廓，为精确恢复此类断裂叶片的几何外形，需严格依据待修复区域的高度来制定熔覆扫描轨迹，因此对熔覆层的形状特征参数的控制及预测成为恢复叶片外形亟需解决的基础问题。本书将侧向送粉式激光熔覆沉积过程中单层单道熔覆层的横截面面积作为研究的目标控制参量，通过定义粉末输送效率（即粉末流场中送入熔池的粉末粒子占所有输送粉末的质量比例），依据质量守恒定律，分别建立“圆柱”及高斯型流场下的粉末输送模型，推导粉末输送效率的解析式，并据此计算了不同工艺参数（激光功率、扫描速度、送粉率）组合下该目标参量的理论预测值。修正后的理论值虽然较实验测量结果偏大，但能够真实反映出工艺参数对熔覆层横截面面积的影响规律，且高斯型流场的粉末输送模型更接近于真实物理模型。最终，结合上述基础研究成果，确定出优化的激光熔覆沉积修复工艺，成功实现对某一受损TC11钛合金整体叶片盘的高质量修复。