[實用新型]基于多個光纖輸出激光模塊的激光寬帶熔覆系統

有效

• 申請號: 201921322713.4
• 申請日: 2019-08-14
• 公開（公告）號: CN210596258U
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 方強;方笑塵
• 申請（專利權）人: 方強
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;G02B27/09
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本實用新型公開了一種基于多個光纖輸出激光模塊的激光寬帶熔覆系統，包括送料裝置和至少一個激光頭；所述每個激光頭包括多個光纖輸出激光模塊和成像透鏡，所述多個光纖輸出激光模塊的光纖輸出端面在一個平面內至少排列成一排，當排列為多排時，排與排之間平行成條狀；所述成像透鏡包括至少一片透鏡元件，成像透鏡位于激光模塊的光纖輸出端面的輸出光路上；該系統直接利用小功率模塊，構建所需結構的條狀光斑，光斑的各個部分可以獨立控制以使光斑結構滿足不同的激光加工工藝要求。由于采用常規光學元件并避免了大功率激光器的使用，降低了設備成本；系統調試簡單。

技術領域

本實用新型屬于激光技術領域，涉及一種激光寬帶熔覆裝置，特別是一種基于多個光纖輸出激光模塊的激光寬帶熔覆系統，可廣泛應用于激光加工產業中。

背景技術

激光熔覆是通過在物體表面上用激光燒結某種材料來改變物體表面的特性，燒結材料可以是粉、絲和片等。通常激光熔覆分窄帶熔覆和寬帶熔覆。窄帶熔覆只能熔覆3-5毫米的寬度，當熔覆面積大時，接頭多，表面特性變差。激光寬帶熔覆既能保證熔覆效率，又能保證熔覆質量，在工業中得到更廣泛的應用。

激光寬帶熔覆分兩種方式，一種是激光垂直照射被熔覆表面，物料從一個側面或兩個側面送入；另一種是物料垂直送向被熔覆表面，激光從一個或兩個側面照射。為了實現激光寬帶熔覆，需要送料裝置和產生條狀光斑的激光系統。目前產生條狀光斑的激光系統主要有兩種：一種是直接輸出半導體激光系統，這種光源將多個條狀陣列半導體發光芯片封裝在一起，并用復雜微透鏡光學系統整形形成條狀光斑，激光系統體積龐大；另一種由大功率光纖輸出激光器與激光整形光學系統組成，整形光學系統主要有兩種，一種是采用微透鏡陣列的激光整形光學系統，一種是采用光束積分鏡的激光整形光學系統。相比之下，光纖輸出式激光頭要小很多，使用方便，但價格昂貴。目前，這些產生條狀光斑的激光系統用于熔覆時在技術上主要還有下面一些問題：

1、這些激光器通常只能產生簡單的條狀結構的光斑。并且相關研究表明，在寬帶激光熔覆中，如果能在燒結前使基體預熱，在燒結后使基體緩冷，都可以大幅提高激光熔覆的質量，消除或減小燒結應力。但要產生這種光斑，必須采用特種光學元件，制造困難，調試復雜，如中國專利“激光寬帶熔覆裝置”(專利申請號CN201610879013.X)。

2、這些激光設備一旦生產，其光斑結構就不能變化。在實際應用中，不同的基體不同的材料需要不同的光斑結構產生，比如中心功率和邊緣功率，如果這些功率可以實時調整，無疑會大大增加設備的適用范圍，滿足更多的工業需求。

實用新型內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本實用新型的目的是提供一種基于多個光纖輸出激光模塊的激光寬帶熔覆系統，該系統直接利用小功率模塊，構建所需結構的條狀光斑，光斑的各個部分可以獨立控制以使光斑結構滿足不同的激光加工工藝要求。由于采用常規光學元件并避免了大功率激光器的使用，降低了設備成本。另外，系統調試簡單。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種基于多個光纖輸出激光模塊的激光寬帶熔覆系統，包括送料裝置和至少一個激光頭；所述每個激光頭包括多個光纖輸出激光模塊和成像透鏡，所述多個光纖輸出激光模塊的光纖輸出端面在一個平面內至少排列成一排，當排列為多排時，排與排之間平行成條狀；所述成像透鏡包括至少一片透鏡元件，成像透鏡位于激光模塊的光纖輸出端面的輸出光路上；

當所述送料裝置將物料垂直送到待熔覆物體表面時，所述激光頭在送料裝置兩側的至少一側將成像透鏡對排列成條狀的光纖端面成的像，透射到物料上，并使條狀像的長邊與物料的長邊平行；

當所述激光頭將成像透鏡對排列成條狀的光纖端面成的像垂直照射到待熔覆物體表面，送料裝置將物料從兩側的至少一側送到待熔覆物體表面激光照射區；該激光寬帶熔覆系統將物料與物體表面燒結在一起。