[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于激光熔覆的靶面疊加式激光鏡片模組系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111471992B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湛歡;湯磊;李震;劉梅;王亦軍;辛志文;汪樹兵
• 申請（專利權(quán)）人: 寶宇（武漢）激光技術(shù)有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;H01S3/108
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于激光熔覆的靶面疊加式激光鏡片模組系統(tǒng)，包含有高功率激光模塊、靶面疊加式激光鏡片模組、水冷模塊、送粉模塊及保護氣模塊；高功率激光模塊與靶面疊加式激光鏡片模組相連，水冷模塊分別與高功率激光模塊及靶面疊加式激光鏡片模組相連，送粉模塊及保護氣模塊均與靶面疊加式激光鏡片模組相連；本發(fā)明主要用于生成靶面疊加的混合雙激光光束，以替代傳統(tǒng)的單激光光束作用到激光熔覆技術(shù)上。本發(fā)明的優(yōu)點有：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，光束可調(diào)節(jié)性強，抗高反能力強，粉末穿透能力好，能解決急冷急熱產(chǎn)生的應(yīng)力問題，能提高激光熔覆效率與粉末利用率，雙光束在傳輸過程中不會產(chǎn)生明顯的損耗，能避免產(chǎn)生額外的熱效應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種應(yīng)用于激光熔覆的靶面疊加式激光鏡片模組系統(tǒng)。

背景技術(shù)

雙激光光束作為一種新興的技術(shù)，將是超高速激光熔覆技術(shù)的理想光源之一。與常規(guī)單束激光加工相比，業(yè)界已證實雙光束激光加工具有顯著的優(yōu)越性，如可減少加工缺陷、開裂，提高加工效率，改善加工質(zhì)量。雙激光束加工目前多用于焊接領(lǐng)域，而對于雙光束激光熔覆的研究還比較少。在現(xiàn)有技術(shù)中，有相關(guān)文獻提出了采用一定光束間距的并聯(lián)雙激光光束進行鑄鐵表面熔覆技術(shù)，模擬時發(fā)現(xiàn)雙激光光束有效提高了熔覆效率，并且相鄰兩熔道可彼此預(yù)熱與緩冷，降低了熔覆過程中激光急劇升溫與冷卻產(chǎn)生的巨大溫度梯度，有效減少了熔層和結(jié)合區(qū)的殘余應(yīng)力，達到了抑制裂紋產(chǎn)生的效果。由此可知，雙激光光束應(yīng)用在激光熔覆工藝上不僅有助于解決裂紋缺陷、稀釋率過大等問題，還能有效地提高激光熔覆的工作效率。但目前關(guān)于雙激光光束在激光熔覆工藝上的應(yīng)用主要停留在理論模擬上，還沒有進行相應(yīng)的激光熔覆實驗。

發(fā)明內(nèi)容

針對背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于激光熔覆的靶面疊加式激光鏡片模組系統(tǒng)，以獲得混合型雙激光光束，通過將其實實在在的應(yīng)用至激光熔覆或激光焊接上，克服傳統(tǒng)激光熔覆工藝僅停留在理論模擬上而沒有轉(zhuǎn)化為實踐的問題，本發(fā)明提供的應(yīng)用于激光熔覆的靶面疊加式激光鏡片模組，不僅可以提高激光加工效率，并且還有效去除基材內(nèi)應(yīng)力。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種應(yīng)用于激光熔覆的靶面疊加式激光鏡片模組系統(tǒng)，包含有高功率激光模塊、靶面疊加式激光鏡片模組、水冷模塊、送粉模塊及保護氣模塊；所述高功率激光模塊與所述靶面疊加式激光鏡片模組相連，所述水冷模塊分別與所述高功率激光模塊及靶面疊加式激光鏡片模組相連，所述送粉模塊及保護氣模塊均與所述靶面疊加式激光鏡片模組相連；

其中，所述高功率激光模塊、用于輸出多路激光光束到所述靶面疊加式激光鏡片模組中；

所述靶面疊加式激光鏡片模組、用于將高功率激光模塊輸出的多路激光光束合成兩束后、經(jīng)過擴束、反射及掃描處理后輸出為能在金屬合金粉末上形成靶面疊加的混合雙激光光束；

所述水冷模塊、用于對高功率激光模塊與靶面疊加式激光鏡片模組進行水冷散熱處理；

所述送粉模塊、用于向靶面疊加式激光鏡片模組輸送激光熔覆所需的金屬合金粉末；

所述保護氣模塊、用于向靶面疊加式激光鏡片模組輸送惰性保護氣，以防止在激光熔覆過程金屬合金粉末氧化和避免流體狀的金屬合金飛濺至靶面疊加式激光鏡片模組內(nèi)部。

上述技術(shù)方案中，所述高功率激光模塊包含至少兩個高功率激光器，且每個高功率激光器均與所述靶面疊加式激光鏡片模組及水冷模塊相連。

上述技術(shù)方案中，所述靶面疊加式激光鏡片模組包含一個信號合束模塊、一個QBH準(zhǔn)直單元、一個光束擴束單元一個反射鏡單元、一個f-θ場鏡單元、一個保護鏡單元、一個激光熔覆頭及一個保護殼；