同軸送粉噴嘴是激光3D打印的核心部件之一，有以下幾個關(guān)鍵作用：

1. 激光束通道。讓激光通過并且保護激光透鏡等昂貴器材是一個激光噴嘴最基本的作用。即使激光透鏡外面安裝有保護鏡片，但激光3D打印過程中，產(chǎn)生的煙塵、飛濺和等離子體噴發(fā)等現(xiàn)象也會對激光保護鏡片造成不良影響，比如加工過程中產(chǎn)生的煙塵和飛濺噴發(fā)到保護鏡片上，造成了保護鏡片透光率的下降，間接的降低了激光能量的輸出。
   

2. 控制粉末流形狀。在激光3D打印過程中，金屬粉末經(jīng)過送粉器送到噴嘴，再從噴嘴噴出。因此噴嘴粉末流出口處形狀和寬度對于粉末流的特性有很大的影響。
   

3. 使粉末流中軸與激光束中軸同軸。同軸送粉噴嘴最基本也最重要的作用是實現(xiàn)粉末流匯聚中心與激光束中軸線同軸，該同軸度對激光3D打印制造成形質(zhì)量有重要影響。
   

因此，為了滿足研究需求，自主設(shè)計制造了適用于激光3D打印的噴嘴。在設(shè)計同軸送粉噴嘴時，遵循以下幾點依據(jù)：

1. 良好的導熱。在激光3D打印加工過程中，通常伴隨著長時間的加工制造，來自激光反射和來自熔池的熱輻射和來自等離子體的熱量噴發(fā)會在噴嘴不斷的累積，所以噴嘴需要良好的導熱性能。故設(shè)計時采用紫銅作為噴嘴最前端激光出口處的材料，采用鋁合金作為噴嘴的主體結(jié)構(gòu)材料，這樣在保證散熱量良好的前提下，降低噴嘴的整體重量。
   

2. 激光通道、粉末流通道和輔助氣通道的三層分離式結(jié)構(gòu)。由于眾多學者都對輔助氣體的輔助匯聚作用進行了肯定，因此也采用三層分離式結(jié)構(gòu)設(shè)計。
   

3. 合適的噴嘴出口大小和出口角度。出口角度對于粉末流的匯聚影響巨大，一定程度上決定了試樣的成形和質(zhì)量。在經(jīng)過了前期模擬和參考了其它文獻之后，本文將出口角度設(shè)計為72.5°。

設(shè)計并加工完成的激光噴嘴如圖2.3所示。觀察送出的粉末流形態(tài)，具有良好的匯聚性和同軸性，并且送粉參數(shù)可以調(diào)節(jié)，滿足實驗需求。

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