[发明专利]一种感应辅助加热的光内送丝装置

说明书

本发明涉及感应辅助加热的光内送丝装置，其包括送丝管路和光路单元，送丝管路包括上、下送丝管，其中上、下送丝管之间形成间隔区，光内送丝装置还包括位于间隔区的一侧且将上送丝管和下送丝管相衔接的连接件、感应加热线圈、及供电部件，其中感应加热线圈包括线圈本体、连接部，线圈本体的中心线、上送丝管的中心线、及下送丝管的中心线三者共线设置，且线圈本体的内壁能够避开自反射镜面向下反射的光束。本发明在保证进入熔池的光束和丝材同轴且互不干扰的前提下，光束和丝材自感应加热线圈内部穿过，并由感应加热线圈对经过的丝材进行预热，进而大幅提高丝材熔覆效率和熔覆的质量，此外，成本低，实施方便。

技术领域

本发明属于激光增材制造设备领域，具体涉及一种感应辅助加热的光内送丝装置。

背景技术

激光增材制造技术以高功率激光为能量源熔化金属粉末或丝材，由点到线再到面，再逐层累加制造出三维实体零件。由于该项技术可以直接制造出全致密且力学性能优异金属零件，在航空航天，汽车船舶及军工装备等领域具有广阔的应用前景。基于送丝的同步激光增材制造技术，由于金属丝材为刚性输送，无发散性，材料利用率几乎为100%、节能环保，熔覆表面粗燥度低，可避免送粉带来的粉末易发散、粉末利用率低等问题。另外，丝材成本相对较低且易获得，同时具有容易实现精确控制、送料速度快等优点，送丝熔覆被认为具有极大发展空间。

但就目前发展而言，同步送丝激光增材制造技术并没有得到实质性工业应用。究其原因，主要受制于送丝激光增材制造设备不完善、光丝耦合精度相对较差，导致成形精度较差。因此，本申请人，提出的中国专利，其公开号为CN110640322A，并公开了一种激光增材制造送丝用的光内送丝装置，其包括送丝管路和光路单元，光路单元包括激光器连接头、准直模块、分光模块、及具有能够将光路向下反射镜面的光路转向模块，其中分光模块包括分光镜、与分光镜的镜面一一对应且能够将光束反射至反射镜面的反射镜，反射镜面倾斜设置，且位于光路转向模块底面，送丝管路自上而下自光路转向模块内部穿出，且送丝管路的出丝口位于反射镜面的下方；自激光器发出的光束在准直模块的校直下形成平行光束，平行光束在分光镜下分成了至少两条光路，每条光路向对应的反射镜反射，并由反射镜将光路反射至反射镜面，再由反射镜面将两条或多条光路向下反射形成汇聚焦点，其中汇聚焦点位于送丝管路出丝口的下方，且汇聚焦点的中心与送丝管路的中心共线。因此，该文件的公开，解决了保证进入熔池时光束和丝材同轴的问题，避免了送丝过程中角度变化，提高了成形精度。

然而，在上述光内送丝装置的熔覆过程中，丝材末端的熔滴有一个逐渐长大再脱离的过程，容易造成熔道的不连续，熔覆层凝固表面呈鱼鳞状凸凹不平，进而影响熔覆层质量。所以，为解决这一问题，需要考虑对丝材进入熔池前对其进行预热。经研究发现，当对丝材进行预热时，丝材熔覆效率和熔覆层质量都有大幅提高。

例如，针对侧向“光外”送丝而言，一般采用电阻加热的方式对丝材预热。所谓“光外”送粉即是将丝材经过激光束外侧送入激光所产生的熔池中，这种方法存在扫描方向性限制及不能保证光、丝准确耦合等问题，且在预热时，丝材和基板形成一回路通以电流，这样预热效率较低且成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的感应辅助加热的光内送丝装置。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种感应辅助加热的光内送丝装置，其包括：

光路单元，其中光路单元包括激光器连接头、准直模块、分光模块、及具有能够将光路向下反射镜面的光路转向模块，其中分光模块包括分光镜、与分光镜的镜面一一对应且能够将光束反射至反射镜面的反射镜，反射镜面倾斜设置，且位于光路转向模块底面；

送丝管路，自上而下自光路转向模块内部穿出，且送丝管路的出丝口位于反射镜面的下方，

特别是，送丝管路包括相断开且中心线重合的上送丝管和下送丝管，其中上送丝管和下送丝管之间形成间隔区，