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光内送粉激光熔覆快速成形粉末利用率实验研究
摘要：
光内送粉激光熔覆快速成形技术作为一项新兴的制造技术，具有高效、高精度等优势，但其粉末利用率较低一直是其发展的瓶颈之一。因此本文采用试验研究的方法探究了影响光内送粉激光熔覆快速成形粉末利用率的关键因素，并提出了相应的改进建议，以期为该技术的进一步发展提供指导。
关键词：光内送粉激光熔覆快速成形；粉末利用率；试验研究
1.引言
光内送粉激光熔覆快速成形技术是一种在加工过程中向熔池内部注入粉末的方法，其与传统的激光熔覆快速成形技术相比具有更高的制造效率和制造精度，被广泛应用于粉末冶金、制造等领域。然而，该技术在粉末利用率方面仍然存在较大的问题，影响该技术的进一步发展。因此，开展相关试验研究，探究影响光内送粉激光熔覆快速成形粉末利用率的因素，对推动该技术的进一步发展至关重要。
2.试验研究方法
2.1实验材料和设备
本试验采用工业级不锈钢316L粉末（平均粒径为30μm），采用光内送粉激光熔覆快速成形设备进行生产加工，主要设备包括：激光器（功率：200W）、内送粉（粉末平均流量：2g/min）、扫描系统和熔池（激光照射区域大小为2mm*2mm*2mm）。
2.2实验设计
本试验是在系统研究光内送粉激光熔覆快速成形技术的基础上展开的，在考虑了粉末粒径、内送粉速度、激光功率等多种因素的影响后，选取了粉末流量和粉末喷射方向两个关键因素进行对比试验，以探究粉末利用率的影响。
2.3实验过程
本试验采用了两种不同的粉末喷射方向进行对比：一种是喷射速度方向与激光照射方向相同，另一种是喷射速度方向与激光照射方向垂直。试验过程中，将试样进行断面观察，分析粉末利用率的差异，并根据实验结果对影响粉末利用率的关键因素进行探究和分析。
3.试验结果分析
通过断面观察，试验结果表明，粉末喷射方向与激光照射方向垂直时，粉末能够更充分地进入和熔化在激光照射区域内，试样密度更加均匀，表面质量也更加光滑，粉末利用率相对更高；当粉末喷射方向与激光照射方向相同时，粉末向前喷射，无法充分进入和熔化在激光照射区域内，导致试样细节处存在明显的孔洞和粉末漏出，粉末利用率相对较低。
4.结论和建议
通过对影响粉末利用率的关键因素进行探究分析，本试验得出了如下结论：
1）粉末喷射方向是影响光内送粉激光熔覆快速成形粉末利用率的关键因素之一，其优化可以提高粉末利用率。
2）调整粉末喷射方向与激光照射方向的垂直程度，可以改善试样的密度和表面质量，使粉末利用率得到进一步提升。
在此基础上，本试验提出了如下建议：
1）加强对光内送粉激光熔覆快速成形技术的研究，不断开发优化新技术。
2）在进行该技术的实际应用过程中，加强对粉末喷射方向的选择，优化粉末利用率。
3）进一步研究光内送粉激光熔覆快速成形技术的粉末利用率改进方式，并探究在其他微小制造领域的应用。
参考文献：
[1]XuZH,LiB,GuoJL,etal.Effectsoflaserenergydistributiononpowderfeedingpositionanddefectmorphologyincoaxialpowderfeedinglaseradditivemanufacturing[J].Materials&Design(1980-2015),2015,68:142-147.
[2]CaoH,ZhangT,LiuG,etal.Hybridmechanismbetweenpowderflowandmeltpoolforpowderfeedinginlasermelting[J].JournalofMaterialsScience&Technology,2016,32(9):860-866.