[发明专利]一种光内同轴送粉的矩形光斑熔覆装置

说明书

本发明提供一种光内同轴送粉的矩形光斑熔覆装置，解决现有激光加工生产中采用同轴送粉或旁轴送粉存在对粉末利用率低的问题。该装置包括光纤激光器、准直镜组、分光单元、第一积分镜、第二积分镜、矩形送粉头；准直镜组位于光纤激光器出射光路中，将光纤激光器输出带有发散角的激光束准直成平行圆形光束并透射至分光单元；分光单元将平行圆形光束分为两路光束，两路光束分别反射至第一积分镜和第二积分镜；第一积分镜将其中一路光束反射形成第一子光束；第二积分镜将另一路光束反射形成第二子光束，第一、二子光束在熔池处光斑为矩形光斑；矩形送粉头设在第一、第二子光束之间；矩形送粉头上设有喷嘴；第一、二子光束相交于喷嘴的出粉方向上。

技术领域

本发明属于激光熔覆技术，具体涉及一种光内同轴送粉的矩形光斑熔覆装置。

背景技术

激光熔覆技术是一种激光技术与加工技术相结合的先进制造技术，近几年来发展迅速。作为一项先进的表面改性技术，其广泛应用于材料的表面改性和失效零部件的修复，解决了工程实践中的很多难题，在工程实践中创造了巨大的经济效益。

在目前常见激光加工生产中，通常采用同轴送粉或旁轴送粉技术，无论是同轴送粉还是旁轴送粉，实质上都是粉包裹着激光的光外送粉。但光外送粉会造成激光和粉末的作用时间较短，对粉末的利用率不高，进而影响激光加工效率。

发明内容

为了解决现有激光加工生产中采用同轴送粉或旁轴送粉，存在激光和粉末的作用时间较短，对粉末的利用率低，进而影响激光加工效率的技术问题，本发明提供了一种光内同轴送粉的矩形光斑熔覆装置。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种光内同轴送粉的矩形光斑熔覆装置，其特殊之处在于：包括光纤激光器、准直镜组、分光单元、第一积分镜、第二积分镜、矩形送粉头；所述光纤激光器用于输出带有发散角的激光束；所述准直镜组位于光纤激光器的出射光路中，用于将光纤激光器输出带有发散角的激光束准直成平行的圆形光束，并透射至分光单元；所述分光单元用于将平行的圆形光束分为两路光束，两路光束分别反射至第一积分镜和第二积分镜；所述第一积分镜用于将其中一路光束反射形成第一子光束，第一子光束在熔池处的光斑为矩形光斑；所述第二积分镜用于将另一路光束反射形成第二子光束，第二子光束在熔池处的光斑为矩形光斑；所述矩形送粉头设置在第一子光束和第二子光束之间；所述矩形送粉头上设有喷嘴；所述第一子光束和第二子光束相交，且相交位置处于喷嘴的出粉方向上。

进一步地，所述分光单元为直角棱镜反射镜或者分光棱镜。

进一步地，所述分光单元包括一个半透半反镜和一个平面反射镜；所述半透半反镜位于准直镜组的出射光路中，准直镜组输出的圆形光束经半透半反镜后，反射光入射至第一积分镜，透射光入射至所述平面反射镜，并经平面反射镜反射后入射至第二积分镜。

进一步地，所述半透半反镜与准直镜组出射光路之间的夹角为45°；

所述平面反射镜与半透半反镜之间的夹角为90°。

进一步地，所述第一子光束中心线和第二子光束中心线所形成夹角的角平分线与矩形送粉头的中心线共线；所述喷嘴设置在矩形送粉头远离分光单元的一端。

进一步地，光束相交位置与喷嘴之间的距离为8-20mm。

进一步地，所述准直镜组包括一个或者多个透镜。

本发明还提供了一种光内同轴送粉的矩形光斑熔覆装置，其特殊之处在于：包括光纤输出半导体激光器、准直镜组、分光单元、第一积分镜、第二积分镜、矩形送粉头；所述半导体激光器用于输出带有发散角的激光束；所述准直镜组位于光纤输出半导体激光器的出射光路中，用于将光纤输出半导体激光器输出带有发散角的激光束准直成平行的圆形光束，并透射至分光单元；