[实用新型]一种中心送粉可扩展多束激光熔覆头

说明书

本实用新型属于激光加工设备的配套装置，涉及一种激光熔覆头，尤其涉及一种中心送粉可扩展多束激光熔覆头，主要包括主体架、送粉管及至少两个激光输出头；主体架上开设有垂直贯通主体架顶部与底部的中心通孔；送粉管穿过中心通孔并固定在主体架上；激光输出头以送粉管为中心周向排布在主体架顶部；主体架的内部还沿激光光束方向设有与激光光束同轴的激光通道，激光通道的中心轴与中心通孔的中心轴共面，且两轴之间的夹角为锐角，确保送粉管不位于激光光路中，解决了现有的中心送粉激光熔覆头结构复杂，激光能量利用率低的问题。可用于一般的激光金属表面熔覆、激光修复、激光焊接以及激光金属快速制造等领域。

技术领域

本实用新型属于激光加工设备的配套装置，涉及一种激光熔覆头，尤其涉及一种中心送粉可扩展多束激光熔覆头。

背景技术

激光熔覆也称为激光包覆或激光熔敷，是一种激光表面改性技术。是以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被熔覆材料(金属粉)经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。

根据被熔覆材料与激光光束的相对运动路径，激光熔覆可分为中心光束熔覆以及中心送粉熔覆。中心光束熔覆应用较为普遍，以激光光束为中心，金属粉围绕光束周围与光束同步或者预置到基材表面，金属粉在基体表面经过激光光束照射与基体表面一薄层同时融化，快速凝固后形成冶金结合的表面涂层。

中心光束熔覆方案存在以下问题：

(1)金属粉利用率低，未经照射的金属粉飞溅至加工区外；(2)粉尘污染严重，严重影响操作人员身体健康；(3)激光能量利用率低，部分能量被基材吸收损耗。

中心送粉熔覆相较中心光束熔覆可解决其在应用中存在的上述问题，但由于其工艺实现难度大，熔覆头结构设计复杂，市场应用推广较少。

中国专利CN201710059713.9公布了一种中心送粉熔覆装置，即一种中心送粉熔覆头设计，通过在熔覆头内腔搭建锥形反射扩散镜和反射聚焦组件将入射光束转化为环形锥状空心光束，其中锥形反射扩散镜将入射光束扩束并沿该锥形反射扩散境的圆周方向上反射以形成反射光束；反射聚焦组件包括反射聚焦面和反射面，其中发射聚焦面接收发射光束再发射形成聚焦光束，至基材形成聚焦光斑，以融化位于所述聚焦光斑内的被熔覆材料，进而在所述基材上形成熔池；所述反射面接收部分反射光束再反射形成预热光束，预热光束对位于基材上方的被熔覆材料预热，对基材进行预热和缓冷。此方案中金属粉通过送粉通道送至中空无光区，实现中心送粉熔覆，解决了上述中心光束熔覆存在的问题。但依然存在如下问题：(1)该熔覆头内部的支撑筋板位于光束路径中，影响光束传输，造成部分激光能量损失；(2)送粉通道穿过激光光束进入中空无光区，影响光束传输，造成部分激光能量损失；(3)反射扩散镜和反射聚焦组件加工难度大，且受自身反射率影响，会损耗部分激光能量；(4)由于上述原因，该种结构熔覆头不能用于特大功率(万瓦级)激光熔覆。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单，激光能量利用率高的中心送粉可扩展多束激光熔覆头，通过多束激光空间合束，实现中心送粉熔覆，可用于一般的激光金属表面熔覆、激光修复、激光焊接以及激光金属快速制造等。

本实用新型的技术解决方案是提供一种中心送粉可扩展多束激光熔覆头，其特别之处在于：包括主体架、送粉管及至少两个激光输出头；

上述主体架上开设有垂直贯通主体架顶部与底部的中心通孔；

上述送粉管穿过中心通孔并固定在主体架上；