[发明专利]一种完全环状激光熔覆头

说明书

一种完全环状激光熔覆头，包括自上而下依次设置的激光头组件、环状平凹透镜组、环状法拉第旋光器组、环状平凸透镜组；激光头组件为多个排列为环状的激光头组成；还包括一金属送粉管、一保护气管、一冷却液输送管，分别设置于多个激光头的间隙中。激光头组件，是由高功率激光器产生激光束，经过1×8光纤偶合器分成8束激光，以便金属送粉管、保护气管、冷却液输送管进入环状激光束中央，再利用环状平凹透镜组、环状法拉第旋光器组、环状平凸透镜组，把8束激光合成环状激光束。本发明提供一种完全环状激光熔覆头，达到激光束无缺口，提高激光束与粉末耦合效应、热作用效率、金属粉末利用率。

【技术领域】

本发明属于激光熔覆技术领域，具体涉及一种完全环状激光熔覆头。

【背景技术】

目前激光熔覆技术中，成形所采用送粉方式为单粉管光外侧向送粉和多粉管光外侧向同轴送粉。光外侧向送粉成形有一些不足之处：倾斜侧向输送的粉末一般呈抛物线运动，多粉束汇聚精度低，其运动轨迹受多种因素干扰，任意光轴横截面上的粉末密度分布不均匀，激光束与粉末耦合效应不高，热作用效率低，成形件表面较粗糙，金属粉末利用率一般只有20％～30％。另外，光束中空粉管居中，光内送粉，因激光头需光内送粉管及保护气管及冷却液输送管，造成激光束缺三个缺口。

中国实用新型专利201320761615.7公开了一种平行环形激光熔覆头，通过在壳体内部设置三个锥面镜，入射光束依次经过上锥面镜、内壁锥面镜与下锥面镜反射汇聚形成平行环形光，有效地避免了汇聚光束带来的复杂的层高控制问题，提高成形质量，降低生产加工成本。同时，通过设置调节机构以调节锥面镜的位置，根据需要调节锥面镜上下移动，实现反射后光束占空比的调节，满足大量实验与生产需求。其缺点是：金属粉末利用率一般只有80％～90％，调节锥面镜上下移动装置复杂，制作成本高。

中国发明专利201510968684.9公开了一种分束激光聚焦同轴熔丝激光头和激光同轴熔丝成形设备，所述分束激光聚焦同轴熔丝激光头包括分束透镜、多个反射镜和多个聚焦透镜，分束透镜能够将接收到的平行激光，分为一一射向每个反射镜的多束分支激光束，反射镜与聚焦透镜一一对应设置，每个聚焦透镜均能够将对应的反射镜反射的分支激光束聚焦后会聚为一个共同的焦点。分束激光聚焦同轴熔丝激光头和激光同轴熔丝成形设备利用透射折射实现激光分束，实现丝材的同轴送入；从而实现二维平面的各向同性激光熔丝沉积，解决了侧向送丝扫描沉积各向异性。其缺点是：分束透镜、多个反射镜和多个聚焦透镜装置复杂，制作成本高，金属粉末利用率一般只有80％～90％。

中国实用新型专利201420857433.4公开了一种集成式激光溶覆头，包括自上而下依次设置的半导体激光器、光学聚焦系统、气体保护装置、除尘装置、送粉头，所述除尘装置和气体保护装置连接有冷却装置；所述光学聚焦系统设置有光斑模块。作为优化，所述光学聚焦系统设置的光斑模块为可拆卸的。所述除尘装置和气体保护装置外部连接冷却装置。所述光学聚焦系统包括圆光斑模块、矩形光斑模块、线性光斑模块。所述圆光斑模块、矩形光斑模块、线性光斑模块纵向排列，圆光斑模块、矩形光斑模块、线性光斑模块可分别横向移动。其缺点是：光学聚焦系统设置复杂，制作成本高，金属粉末利用率一般只有80％～90％。

中国发明专利CN00807487.9公开了一种激光头，在使与不同规格的光盘对应的光学系统通用化的光学系统中,在将物镜调整得相对于一媒体倾斜最合适的情况下,使相对于另一媒体发生的彗形像差引起的最佳倾斜角的差减小。将第2光源的光轴方向的位置设定于比波面像差为最小的位置更远离物镜的一侧。借助于此,使物镜在相对于第2光信息记录媒体的倾斜角度发生变化时彗形像差增大的量变小。又，更理想的是，将光源设定于物镜相对于倾斜角度变化彗形像差不变的位置。该位置是在波面像差为最小的位置与光学系统变成无限系的位置之间,能够在抑制激光头尺寸增大的同时抑制相对于两个光信息记录媒体的动作距离的差值的增大。其缺点是：光盘激光发生的彗形像难调整，费时费日，金属粉末利用率比一般环形激光熔覆头低。

【发明内容】