[實用新型]一種高速激光點狀熱處理裝置

有效

• 申請號: 202022995115.2
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN214032577U
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 杜建偉;王陽陽
• 申請（專利權）人: 安陽睿恒數控機床股份有限公司
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C23C24/10
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

本實用新型提供了一種高速激光點狀熱處理裝置，其特征在于，包括脈沖激光器，所述脈沖激光器用于對工件進行表面熱處理，輸出的激光脈沖寬度小于0.1秒，所述脈沖激光器的脈沖占空比為10％?80％；聚焦頭，位于所述脈沖激光器的出口側，用于對所述脈沖激光器發射的激光聚焦；安裝座，用于安裝所述脈沖激光器及所述聚焦頭；工作臺，用于固定所述工件，控制所述工件運動。本實用新型的技術方案通過采用脈沖寬度τ＜0.1秒的高速激光對工件進行點狀熱處理，可以避免連續熱處理過程中的搭接，有效避免熱應力搭接，使工件易于形成過飽和固溶體、介穩相、甚至非晶態等特殊的材料結構，應用領域廣泛。

技術領域

本實用新型涉及激光加工技術領域，尤其是涉及一種高速激光點狀熱處理裝置。

背景技術

激光表面熱處理技術利用激光作為熱源，加熱材料表面，通過與其它技術的合作，達到對材料表面改性的目的。采用激光表面處理的過程中，激光需要聚焦到比較小的光斑從而保證足夠高的功率密度。當需要對一定比較大的面積進行表面處理時，就需要利用激光光斑對表面進行多次多道掃描，這其中就會出現連續掃描道之間的搭接區域。搭接區會出現回火軟化現象，同時多道連續熱處理會逐漸積累溫度，形成累積的熱應力分布，從而很容易出現微裂紋。

專利號(CN100417746C)，專利名稱(一種分布式激光點狀合金化方法)，該技術采用脈沖激光照射材料表面，在脈沖激光照射的過程中加熱激光脈沖光斑區域，從而形成點狀(圓形或橢圓形)的加熱區，在加熱同時加入合金粉末，當激光脈沖結束時，即在表面形成一個合金化的點。當下一個激光脈沖來臨前，工件已經通過適當的方式移動到下一個位置，因此下一個激光脈沖照射的區域與上一個脈沖所形成的合金化區是分開的。重復這個操作，采用多個激光脈沖，可以在材料表面形成周期性的激光合金化點。這個采用點狀合金化的方法，可以避免連續熱處理過程中的搭接問題，也可以有效地避免熱應力的積累。

上述專利內容規定了激光脈沖的寬度τ為0.1≤τ≤1.0s，這種限制使該技術只能進行比較慢速度的激光表面加熱，這也是這種方法只能適用于激光合金化的原因，但絕大部分的激光熱處理工藝都要求激光加熱的速度遠大于上述專利的要求，例如激光淬火和熔凝技術，就要求快速加熱表面，只有快速加熱表面，才能減小熱影響區域，從而在被加熱表面冷卻過程中保證足夠高的冷卻速度，而只有冷卻速度足夠高，才能夠在冷卻過程中形成過飽和固溶體、介穩相、甚至非晶態等特殊的材料結構。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種高速激光點狀熱處理裝置，該高速激光點狀熱處理裝置能夠通過快速的加工過程在表面形成各種過飽和固溶體、介穩相、甚至非晶態等特殊的材料結構，從而大大拓展激光加工的性能。

本實用新型提供一種高速激光點狀熱處理裝置，包括：脈沖激光器，所述脈沖激光器用于對工件進行表面熱處理，輸出的激光脈沖寬度小于0.1秒，所述脈沖激光器的脈沖占空比為10％-80％；聚焦頭，位于所述脈沖激光器的出口側，用于對所述脈沖激光器發射的激光聚焦；安裝座，用于安裝所述脈沖激光器及所述聚焦系統；工作臺，用于固定所述工件，控制所述工件運動。

進一步地，所述脈沖激光器為可通過外部控制調制脈沖輸出的脈沖激光器。

進一步地，所述脈沖激光器的脈沖占空比為10％-50％。

進一步地，所述脈沖激光器為采用外機械開關調制的連續激光器。

進一步地，所述外機械開關為機械斬光盤、機械多棱鏡或機械偏擺鏡，所述機械斬光盤的轉動軸與連續激光的照射方向平行，所述機械斬光盤上均勻開設有通光孔，所述通光孔位于同一圓周上，所述機械多棱鏡的轉動軸與連續激光的照射方向垂直，所述機械多棱鏡用于反射連續激光，所述機械多棱鏡的一側設有不少于兩個接收鏡，所述接收鏡用于接收并通過所述機械多棱鏡反射的連續激光，所述機械偏擺鏡的固定軸與連續激光的照射方向垂直，所述機械偏擺鏡的驅動控制裝置為電機、檢流計或壓電陶瓷，所述機械偏擺鏡的一側設有不少于兩個接收鏡，所述接收鏡用于接收并通過所述機械偏擺鏡反射的連續激光。