随着激光加工技术的发展,激光熔覆技术在工业中得到越来越多的应用,然而在工业应用中激光熔覆的面积或厚度一般都比较大,在大面积激光熔覆时通常要采用多道搭接的方法,搭接次数将会影响熔覆层质量。激光宽带熔覆比窄带熔覆的宽度大,在熔覆相同面积的工件时可以减少搭接次数、减小裂纹产生,从而可以获得性能良好的涂层。激光宽带熔覆一般采用侧向送粉,而侧向送粉目前存在的两个主要问题是:粉末利用率低和送粉位置敏感。为了解决这两个问题,本文针对送粉头进行了设计、模拟、优化和试验,主要研究内容和结论如下:(1)本文运用FLUENT分别模拟不同送粉角度、不同粉末入射角、不同送粉头出粉口尺寸、不同送粉头流道收缩角下粉末的汇聚情况,结果显示送粉角度和送粉头流道收缩角越大、粉末入射角和送粉头出粉口宽度越小,粉末分布区间越小,汇聚性越好。(2)根据FLUENT模拟的结果对前期设计的送粉头结构进行了优化,设计出了一种具有收缩型流道的送粉头,首先验证了送粉头的有效性,然后采用设计的送粉头进行单侧与双侧送粉工艺试验。采用不同送粉角度进行熔覆试验,试验结果显示60°为最优送粉角度;当送粉角度小于42°时,单侧送粉的熔覆层宏观形貌比双侧送粉好,粉末利用率比双侧送粉高,当送粉角度大于42°时,双侧送粉优于单侧送粉。(3)为了研究单侧送粉和双侧送粉扫描速度方向的可逆性,进行了不同扫描速度方向下单侧和双侧送粉熔覆试验,结果显示当扫描速度方向改变时双侧送粉的熔覆层高度变化小,粉末利用率更高,适应性更强,双侧送粉相比单侧送粉运动方向具有可逆性,在大面积的熔覆中可以提高效率;在送粉位置有偏差时,进行了激光离焦情况下单侧和双侧单层熔覆和多层熔覆试验,在离焦情况下,双侧送粉的涂层更厚,粉末利用率更高,对送粉位置的敏感性较弱;因此双侧送粉相比单侧送粉对送粉位置的敏感性更弱,双侧送粉能应用于多层熔覆和大弧面的激光熔覆。(4)为了在不改变送粉头结构的情况下增加熔覆层的宽度,调节送粉头使对称分布的两个送粉头错开0、2mm、4mm、6mm以调节熔覆层的宽度,结果显示当双侧送粉的两个送粉头错开距离增大时,熔覆层宽度逐渐增加但粉末利用率略微下降。(5)分别采用单侧和双侧送粉工艺对球阀进行熔覆,结果显示单侧送粉熔覆的球阀表面平整度差,粉末利用率低,并且存在氧化,双侧送粉熔覆的球阀表面平整,粉末利用率高,并且熔覆层表面光泽度好。