[发明专利]一种宽光斑激光能量回收装置和激光熔覆头装置

说明书

本发明提出一种宽光斑激光能量回收装置和激光熔覆头装置，所述宽光斑激光能量回收装置包括积分镜和反光罩，反光罩设置于积分镜的反射光路上，积分镜向反光罩反射输出宽光斑激光束，反光罩上形成有通光孔，通光孔的外形与宽光斑激光束相匹配，宽光斑激光束全部穿过通光孔，反光罩的下表面形成反光区和清洁区，反光区上形成有反光面，反光面能够按原光路反射来自宽光斑激光束焦点的光束，反光罩内形成有气腔，清洁区上形成有吹扫气路，吹扫气路将气腔和反光面连通。本发明通过创新设置宽光斑激光能量回收装置，将熔池反射光以反射的形式再次返回至熔池，提高了激光能量的利用率，对人和设备更安全，解决了激光熔覆技术的发展瓶颈问题。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其是涉及一种宽光斑激光能量回收装置和激光熔覆头装置。

背景技术

零部件腐蚀是机械设备损伤的主要原因，零部件防蚀能力的优劣直接关系到机械设备的安全运行，通过激光将熔覆材料熔覆在工件表面是最近发展起来的防腐蚀技术，然而熔覆过程中，基材及熔覆材料不能完全吸收能量，经测算统计激光吸收率不足一半，其余大部分以反射光的形式浪费掉，且这部分反射光不仅是能量的的浪费，更会损伤人或设备，然而目前激光熔覆头都没有能量回收装置，阻碍了激光熔覆技术的发展。

发明内容

本发明为解决上述问题，提出一种宽光斑激光能量回收装置和激光熔覆头装置，通过创新设置的宽光斑激光能量回收装置，将熔池反射光以反射的形式再次返回至熔池，提高激光能量的利用率，对人和设备更安全，本发明结构简单可靠，解决了激光熔覆技术的发展瓶颈问题。

一种宽光斑激光能量回收装置，包括：积分镜5和反光罩6，所述反光罩6设置于所述积分镜5的反射光路上，所述积分镜5向所述反光罩6反射输出宽光斑激光束1，所述反光罩6上形成有通光孔，所述通光孔的外形与所述宽光斑激光束1相匹配，所述宽光斑激光束1全部穿过所述通光孔，所述反光罩6的下表面形成反光区和清洁区，所述反光区上形成有反光面10，所述反光面10能够按原光路反射来自宽光斑激光束1焦点的光束，所述反光罩内形成有气腔7，所述清洁区上形成有吹扫气路9，所述吹扫气路9将所述气腔7和所述反光面10连通。

进一步的根据本发明所述的宽光斑激光能量回收装置，其中所述宽光斑激光束1具有矩形光斑焦点，所述通光孔为沿反光罩厚度从上至下从大到小渐变的椭圆锥孔，所述椭圆锥孔的形状相似于所述宽光斑激光束1的外形，在同一截面同一方向上所述椭圆锥孔的尺寸大于所述宽光斑激光束1的尺寸。

进一步的根据本发明所述的宽光斑激光能量回收装置，其中所述反光面10为以所述宽光斑激光束1的矩形光斑焦点长度方向的中心线为轴心的圆柱面或积分面，来自宽光斑激光束1矩形光斑焦点的光束入射到所述反光面10后，被所述反光面10按原光路反射至宽光斑激光束1的矩形光斑焦点处。

进一步的根据本发明所述的宽光斑激光能量回收装置，其中所述通光孔穿过反光面10的中央，且所述通光孔的椭圆锥孔的长轴方向平行于所述宽光斑激光束1的矩形光斑焦点长度方向的中心线，位于所述通光孔两侧的反光面10关于通光孔的椭圆锥孔的长轴对称。

进一步的根据本发明所述的宽光斑激光能量回收装置，其中还包括有盖板8，所述盖板8安装于所述反光罩下表面的清洁区上，所述气腔7的底面延伸至反光罩下表面的清洁区，并在清洁区形成气腔开口，所述盖板8将气腔开口封闭。

进一步的根据本发明所述的宽光斑激光能量回收装置，其中所述清洁区上形成有连通所述反光面和气腔的气路槽，所述盖板8覆盖所述气路槽，由所述盖板和气路槽共同形成所述吹扫气路9。

进一步的根据本发明所述的宽光斑激光能量回收装置，其中所述吹扫气路9在厚度方向形成为狭窄气路缝隙，所述吹扫气路在宽度方向的尺寸大于所述通光孔在反光面处的宽度，进入气腔内的吹扫气体从所述吹扫气路9吹出至所述反光面。