自适应FGM激光熔覆成形的粉体快速混合机理

发布时间：2025-01-05 23:00

　　 多相粉体的快速、精确混合是自适应功能梯度材料(A-FGM)零件的成形基础.为提高载气驱动下的粉体混合均匀性,建立了气固两相流数值分析模型,采用雷诺时均法进行数值模拟,设计了一种载气驱动的快速混粉设备,通过ANSYS-FLUENT分析了不同混粉参数和混粉器构型对混粉腔体内流场的影响规律,并通过元素分析和图像处理实验测量了粉末混合的均匀度.实验结果表明:载气驱动下的合金粉体混合机制以对流混合为主,提高粉粒的平均流速和位移能有效增加粉粒群的流动性,提高粉体混合均匀度.

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【部分图文】：

图1 混粉器结构及带孔扰流板

为实现气力驱动下的粉体快速混合，本文设计一种多级串列式混粉器，其混粉腔内布置多级可调的带孔扰流板(图1)，混粉器基本尺寸为:200mm×?80mm，扰流板厚度3mm，相邻扰流板间距48mm，扰流板筛孔尺寸:8mm×?8mm.2.3仿真结果分析

图2 不同数量扰流板两相流速度场和粉粒迹线仿真结果

实验采用自主设计的多级串列式混粉器，可通过调压阀调节进、出口载气的压强，通过多级带孔的扰流板增强混粉腔内的湍流作用．混粉前的粉末输送和混粉后的激光熔覆成形在SVW80C-3D五轴增/减材复合加工中心完成．混粉试样的均匀度分析由UltraPlus场发射分析扫描电镜通过元素测量完成....

图3 不同数量扰流板流体沿混粉器轴向的速度曲线

图2不同数量扰流板两相流速度场和粉粒迹线仿真结果3.2实验方案

图4 SEM合成图像

根据实验结果，随着扰流板数量的继续增加，粉粒的循环流动趋势得以增强，扰流板间区域内的粒子运动轨迹趋于一致．但增加的扰流板也进一步阻碍了粉粒的高速流动，降低了粉粒的流动性，因此限制了混合均匀度的提升．图5图像处理后的Fe,Ni元素分布

本文编号：4023406