С использованием оригинального теневого прибора Теплера, системы высокоскоростной трассерной визуализации и лазерного допплеровского анемометра исследована динамика газопорошковых потоков во внеосевой сопловой насадке лазерной наплавочной головки YC52 (Precitec, Германия). Проведена оптимизация длины ламинарной части газопорошкового потока по параметрам расхода транспортного и защитного газа, а также диаметра отверстия сменного колпачка циклона. Показано, что поток частиц на выходе сопловой насадки в основных чертах повторяет структуру потока газа-носителя. Установлено, что для сопловой насадки диаметром 4 мм при взаимодействии потока порошка с обрабатываемой поверхностью образуются устойчивые вихревые структуры, отводящие из зоны плавления порядка 2/3 от общего объема порошка, что существенно снижает эффективность процесса наплавки и коэффициент использования порошка. Даны практические рекомендации по применению методов оптической диагностики для оптимизации газопорошковых потоков в сопловых насадках головок для лазерной наплавки.

Ключевые слова: лазерная порошковая наплавка, теневой метод, внеосевое сопло, трассерная визуализация, лазерная допплеровская анемометрия, оптимизация газопорошковых потоков

05.11.07 - Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

С использованием оригинального теневого прибора Теплера исследована динамика газовых и плазменных потоков в горелке Фассела для оптического эмиссионного спектрометра OPTIMA 2000 (PerkinElmer, USA). Путем высокоскоростной регистрации теневых изображений плазмы установлена ее существенная временная нестационарность. Продемонстрирован процесс формирования в плазменном факеле тороидальных вихрей, определена его периодичность. Выявлено, интерпретировано и экспериментально подтверждено возвратное течение газа в плазменную горелку. Отмечено, что попадание в спектрально чистую аналитическую зону плазменного факела окружающего воздуха, содержащего остатки уже проанализированного вещества может привести к ухудшению метрологических характеристик спектрометра и таким ошибкам анализа, как эффект памяти. Даны практические рекомендации по защите аналитической зоны плазмы от загрязнений, вносимых возвратным течением.

Ключевые слова: индуктивно-связанная плазма, теневой метод, горелка Фассела, тороидальные вихри, возвратное течение

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий