[实用新型]基于多个光纤输出激光模块的激光宽带熔覆系统

说明书

本实用新型公开了一种基于多个光纤输出激光模块的激光宽带熔覆系统，包括送料装置和至少一个激光头；所述每个激光头包括多个光纤输出激光模块和成像透镜，所述多个光纤输出激光模块的光纤输出端面在一个平面内至少排列成一排，当排列为多排时，排与排之间平行成条状；所述成像透镜包括至少一片透镜元件，成像透镜位于激光模块的光纤输出端面的输出光路上；该系统直接利用小功率模块，构建所需结构的条状光斑，光斑的各个部分可以独立控制以使光斑结构满足不同的激光加工工艺要求。由于采用常规光学元件并避免了大功率激光器的使用，降低了设备成本；系统调试简单。

技术领域

本实用新型属于激光技术领域，涉及一种激光宽带熔覆装置，特别是一种基于多个光纤输出激光模块的激光宽带熔覆系统，可广泛应用于激光加工产业中。

背景技术

激光熔覆是通过在物体表面上用激光烧结某种材料来改变物体表面的特性，烧结材料可以是粉、丝和片等。通常激光熔覆分窄带熔覆和宽带熔覆。窄带熔覆只能熔覆3-5毫米的宽度，当熔覆面积大时，接头多，表面特性变差。激光宽带熔覆既能保证熔覆效率，又能保证熔覆质量，在工业中得到更广泛的应用。

激光宽带熔覆分两种方式，一种是激光垂直照射被熔覆表面，物料从一个侧面或两个侧面送入；另一种是物料垂直送向被熔覆表面，激光从一个或两个侧面照射。为了实现激光宽带熔覆，需要送料装置和产生条状光斑的激光系统。目前产生条状光斑的激光系统主要有两种：一种是直接输出半导体激光系统，这种光源将多个条状阵列半导体发光芯片封装在一起，并用复杂微透镜光学系统整形形成条状光斑，激光系统体积庞大；另一种由大功率光纤输出激光器与激光整形光学系统组成，整形光学系统主要有两种，一种是采用微透镜阵列的激光整形光学系统，一种是采用光束积分镜的激光整形光学系统。相比之下，光纤输出式激光头要小很多，使用方便，但价格昂贵。目前，这些产生条状光斑的激光系统用于熔覆时在技术上主要还有下面一些问题：

1、这些激光器通常只能产生简单的条状结构的光斑。并且相关研究表明，在宽带激光熔覆中，如果能在烧结前使基体预热，在烧结后使基体缓冷，都可以大幅提高激光熔覆的质量，消除或减小烧结应力。但要产生这种光斑，必须采用特种光学元件，制造困难，调试复杂，如中国专利“激光宽带熔覆装置”(专利申请号CN201610879013.X)。

2、这些激光设备一旦生产，其光斑结构就不能变化。在实际应用中，不同的基体不同的材料需要不同的光斑结构产生，比如中心功率和边缘功率，如果这些功率可以实时调整，无疑会大大增加设备的适用范围，满足更多的工业需求。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于多个光纤输出激光模块的激光宽带熔覆系统，该系统直接利用小功率模块，构建所需结构的条状光斑，光斑的各个部分可以独立控制以使光斑结构满足不同的激光加工工艺要求。由于采用常规光学元件并避免了大功率激光器的使用，降低了设备成本。另外，系统调试简单。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于多个光纤输出激光模块的激光宽带熔覆系统，包括送料装置和至少一个激光头；所述每个激光头包括多个光纤输出激光模块和成像透镜，所述多个光纤输出激光模块的光纤输出端面在一个平面内至少排列成一排，当排列为多排时，排与排之间平行成条状；所述成像透镜包括至少一片透镜元件，成像透镜位于激光模块的光纤输出端面的输出光路上；

当所述送料装置将物料垂直送到待熔覆物体表面时，所述激光头在送料装置两侧的至少一侧将成像透镜对排列成条状的光纤端面成的像，透射到物料上，并使条状像的长边与物料的长边平行；

当所述激光头将成像透镜对排列成条状的光纤端面成的像垂直照射到待熔覆物体表面，送料装置将物料从两侧的至少一侧送到待熔覆物体表面激光照射区；该激光宽带熔覆系统将物料与物体表面烧结在一起。