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激光送粉器：激光熔覆技术的“精准心脏”
激光熔覆技术作为增材制造和再制造领域的核心工艺之一，凭借其熔覆层稀释率低、热输入可控、与基体形成冶金结合等优势，在工业修复、表面强化与三维制造中发挥着至关重要的作用。而在这项精密技术的背后，激光送粉器扮演着如同“心脏”般的核心角色，它负责将金属粉末这一“血液”精准、稳定地输送到加工区域，其性能直接决定了熔覆过程的成败与最终产品的质量。
一、 送粉器的核心作用：从“粗略添加”到“精密输送”
在激光熔覆过程中，高能激光束在工件表面形成熔池，同时，金属粉末被送入熔池，迅速熔化、凝固，形成所需的熔覆层。送粉器的根本任务，就是克服金属粉末本身易团聚、流动性差异大等难题，实现：
送粉精度与稳定性： 必须保证单位时间内输送的粉末质量（送粉率）高度恒定。任何微小的波动都会导致熔覆层厚度不均、产生孔洞或缺陷，影响其力学性能和耐腐蚀性。
粉末汇聚性： 粉末流在到达熔池时必须汇聚成一点，且焦点位置与激光光斑中心精确重合。良好的汇聚性确保了粉末利用率高，并减少了粉末飞溅对激光镜头的污染。
可控性与可重复性： 现代智能制造要求工艺参数可精确编程和重复。送粉器需要能够快速响应控制信号，实现送粉率的实时、线性调节，以适应复杂轨迹和变截面零件的加工需求。
二、 主流送粉器类型及其工作原理
目前，激光熔覆领域主要采用以下两种类型的送粉器：
同轴送粉器： 这是应用最广泛的形式。送粉器通过专门的同轴送粉喷头，将粉末从环形通道送出，而激光束则从中心穿过。这种方式确保了无论加工方向如何改变，粉末流总能与激光束保持同轴，均匀地注入熔池。它特别适合于复杂三维轮廓的熔覆，成型精度高，是激光增材制造（3D打印）的首选。
旁轴送粉器： 粉末流从激光束的一侧或几侧送出。其结构相对简单，制造成本较低。但在进行复杂轨迹运动时，由于粉末流方向固定，容易导致熔覆层两侧不对称，粉末利用率也略低于同轴送粉。它更适用于对精度要求不高的平面或简单曲面的修复与强化。
无论哪种类型，其核心动力源都依赖于载气。送粉器通过精确控制载气的流量和压力，来驱动和调节粉末的输送。
三、 送粉器性能对熔覆质量的关键影响
送粉器的性能指标是衡量激光熔覆工艺水平的关键尺度。
送粉稳定性与熔覆层质量： 稳定的送粉是获得致密、无缺陷熔覆层的前提。送粉率的波动会直接引起熔池体积和温度场的剧烈变化，是产生气孔、夹渣和裂纹的主要诱因。
粉末汇聚性与粉末利用率： 汇聚性差的粉末流呈发散状，大量粉末无法进入熔池而被浪费，不仅提高了成本，飞溅的粉末还会污染和保护镜窗口，缩短其使用寿命，甚至影响激光光束质量。
响应速度与复杂结构制造： 在制造具有悬垂、薄壁等特征的复杂零件时，需要频繁启停激光和送粉。送粉器快速的启停响应能力（如<100ms）能够保证熔覆结构的起始和结尾处轮廓清晰，避免拉丝或堆球现象。
四、 发展趋势与未来展望
随着激光熔覆技术向更高精度、更高效率和智能化方向发展，送粉器技术也在不断革新：
智能化与数字化： 集成质量流量计和闭环反馈控制系统，实现对送粉率的实时监测与自动补偿，确保全过程稳定。
多功能化： 开发可同时输送两种或多种不同材料的送粉器，实现功能梯度材料（FGM）的原位制备，在单一零件上实现性能的按需分布。
微细粉末输送技术： 针对精密器件和微熔覆的需求，解决更细粒径粉末（如<15μm）的输送难题，实现更高分辨率的制造。
结论
总而言之，激光送粉器绝非激光熔覆系统中一个简单的辅助部件，而是决定工艺精度、效率与可靠性的“精准心脏”。它的技术进步与激光器、运动控制系统的发展相辅相成，共同推动着激光熔覆技术在高端制造、航空航天、新能源等战略性产业中开拓更广阔的应用天地。选择并优化一台高性能的送粉器，是解锁高质量激光熔覆应用不可或缺的一环。
