[發(fā)明專(zhuān)利]一種完全環(huán)狀激光熔覆頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710790666.5
• 申請(qǐng)日: 2017-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107505715B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈茂田;練國(guó)富;許明三;韋鐵平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福建工程學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/09
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/09;G02F1/09;C23C24/10
• 代理公司: 福州市鼓樓區(qū)京華專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 35212
• 代理人: 王美花

一種完全環(huán)狀激光熔覆頭，包括自上而下依次設(shè)置的激光頭組件、環(huán)狀平凹透鏡組、環(huán)狀法拉第旋光器組、環(huán)狀平凸透鏡組；激光頭組件為多個(gè)排列為環(huán)狀的激光頭組成；還包括一金屬送粉管、一保護(hù)氣管、一冷卻液輸送管，分別設(shè)置于多個(gè)激光頭的間隙中。激光頭組件，是由高功率激光器產(chǎn)生激光束，經(jīng)過(guò)1×8光纖偶合器分成8束激光，以便金屬送粉管、保護(hù)氣管、冷卻液輸送管進(jìn)入環(huán)狀激光束中央，再利用環(huán)狀平凹透鏡組、環(huán)狀法拉第旋光器組、環(huán)狀平凸透鏡組，把8束激光合成環(huán)狀激光束。本發(fā)明提供一種完全環(huán)狀激光熔覆頭，達(dá)到激光束無(wú)缺口，提高激光束與粉末耦合效應(yīng)、熱作用效率、金屬粉末利用率。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于激光熔覆技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種完全環(huán)狀激光熔覆頭。

【背景技術(shù)】

目前激光熔覆技術(shù)中，成形所采用送粉方式為單粉管光外側(cè)向送粉和多粉管光外側(cè)向同軸送粉。光外側(cè)向送粉成形有一些不足之處：傾斜側(cè)向輸送的粉末一般呈拋物線運(yùn)動(dòng)，多粉束匯聚精度低，其運(yùn)動(dòng)軌跡受多種因素干擾，任意光軸橫截面上的粉末密度分布不均勻，激光束與粉末耦合效應(yīng)不高，熱作用效率低，成形件表面較粗糙，金屬粉末利用率一般只有20％～30％。另外，光束中空粉管居中，光內(nèi)送粉，因激光頭需光內(nèi)送粉管及保護(hù)氣管及冷卻液輸送管，造成激光束缺三個(gè)缺口。

中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利201320761615.7公開(kāi)了一種平行環(huán)形激光熔覆頭，通過(guò)在殼體內(nèi)部設(shè)置三個(gè)錐面鏡，入射光束依次經(jīng)過(guò)上錐面鏡、內(nèi)壁錐面鏡與下錐面鏡反射匯聚形成平行環(huán)形光，有效地避免了匯聚光束帶來(lái)的復(fù)雜的層高控制問(wèn)題，提高成形質(zhì)量，降低生產(chǎn)加工成本。同時(shí)，通過(guò)設(shè)置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)錐面鏡的位置，根據(jù)需要調(diào)節(jié)錐面鏡上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反射后光束占空比的調(diào)節(jié)，滿足大量實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)需求。其缺點(diǎn)是：金屬粉末利用率一般只有80％～90％，調(diào)節(jié)錐面鏡上下移動(dòng)裝置復(fù)雜，制作成本高。

中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利201510968684.9公開(kāi)了一種分束激光聚焦同軸熔絲激光頭和激光同軸熔絲成形設(shè)備，所述分束激光聚焦同軸熔絲激光頭包括分束透鏡、多個(gè)反射鏡和多個(gè)聚焦透鏡，分束透鏡能夠?qū)⒔邮盏降钠叫屑す?，分為一一射向每個(gè)反射鏡的多束分支激光束，反射鏡與聚焦透鏡一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，每個(gè)聚焦透鏡均能夠?qū)?duì)應(yīng)的反射鏡反射的分支激光束聚焦后會(huì)聚為一個(gè)共同的焦點(diǎn)。分束激光聚焦同軸熔絲激光頭和激光同軸熔絲成形設(shè)備利用透射折射實(shí)現(xiàn)激光分束，實(shí)現(xiàn)絲材的同軸送入；從而實(shí)現(xiàn)二維平面的各向同性激光熔絲沉積，解決了側(cè)向送絲掃描沉積各向異性。其缺點(diǎn)是：分束透鏡、多個(gè)反射鏡和多個(gè)聚焦透鏡裝置復(fù)雜，制作成本高，金屬粉末利用率一般只有80％～90％。

中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利201420857433.4公開(kāi)了一種集成式激光溶覆頭，包括自上而下依次設(shè)置的半導(dǎo)體激光器、光學(xué)聚焦系統(tǒng)、氣體保護(hù)裝置、除塵裝置、送粉頭，所述除塵裝置和氣體保護(hù)裝置連接有冷卻裝置；所述光學(xué)聚焦系統(tǒng)設(shè)置有光斑模塊。作為優(yōu)化，所述光學(xué)聚焦系統(tǒng)設(shè)置的光斑模塊為可拆卸的。所述除塵裝置和氣體保護(hù)裝置外部連接冷卻裝置。所述光學(xué)聚焦系統(tǒng)包括圓光斑模塊、矩形光斑模塊、線性光斑模塊。所述圓光斑模塊、矩形光斑模塊、線性光斑模塊縱向排列，圓光斑模塊、矩形光斑模塊、線性光斑模塊可分別橫向移動(dòng)。其缺點(diǎn)是：光學(xué)聚焦系統(tǒng)設(shè)置復(fù)雜，制作成本高，金屬粉末利用率一般只有80％～90％。

中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN00807487.9公開(kāi)了一種激光頭，在使與不同規(guī)格的光盤(pán)對(duì)應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)通用化的光學(xué)系統(tǒng)中,在將物鏡調(diào)整得相對(duì)于一媒體傾斜最合適的情況下,使相對(duì)于另一媒體發(fā)生的彗形像差引起的最佳傾斜角的差減小。將第2光源的光軸方向的位置設(shè)定于比波面像差為最小的位置更遠(yuǎn)離物鏡的一側(cè)。借助于此,使物鏡在相對(duì)于第2光信息記錄媒體的傾斜角度發(fā)生變化時(shí)彗形像差增大的量變小。又，更理想的是，將光源設(shè)定于物鏡相對(duì)于傾斜角度變化彗形像差不變的位置。該位置是在波面像差為最小的位置與光學(xué)系統(tǒng)變成無(wú)限系的位置之間,能夠在抑制激光頭尺寸增大的同時(shí)抑制相對(duì)于兩個(gè)光信息記錄媒體的動(dòng)作距離的差值的增大。其缺點(diǎn)是：光盤(pán)激光發(fā)生的彗形像難調(diào)整，費(fèi)時(shí)費(fèi)日，金屬粉末利用率比一般環(huán)形激光熔覆頭低。

【發(fā)明內(nèi)容】