[实用新型]一种激光熔覆装置

说明书

本实用新型公开了一种激光熔覆装置，该激光熔覆装置包括外壳、第一激光源、第二激光源、QBH输出头、扩束器、反射镜和保护镜；在输出头的侧面还设置有送粉头，且送粉头的底端开口与输出头的底端开口相通；第一激光源和第二激光源输出的两束光束依次经扩束器、反射镜及保护镜输出到输出头的底端开口处，并在由送粉头输送至输出头的底端开口处的金属合金粉末上形成靶面叠加，构成混合型双激光束；由送粉头输送至输出头的底端开口处的金属合金粉末，在经过混合型双激光束加热后，被熔融在金属基体的上，形成金属合金熔覆层。本实用新型提供的双光束激光熔覆装置，能够实现激光熔覆效率提升，使粉末利用率提升至90％以上。

技术领域

本实用新型涉及激光熔覆技术领域，具体涉及一种激光熔覆装置。

背景技术

在激光熔覆过程中，常用的高斯型光束的负焦区能量密度分布比正焦区稍微均匀一些，但是光斑中央区域能量密度偏大，使基体熔化较多，稀释率较大，覆层硬度有所降低；光斑边缘区域激光能量密度小，同时又考虑粉末对光束的遮挡，基体熔化量很小，稀释率低，边缘处结合质量无法保证，同时存在未熔颗粒，粉末利用率偏低(70％～80％)，影响多道搭接质量与涂层性能。常用半导体激光器的平顶光束非常适合激光熔覆技术，但是目前国内的半导体激光器发展比较缓慢，激光亮度偏低，激光光束穿透力不够，并且一般不抗高反，因此不太适合高速激光熔覆或超高速激光熔覆技术。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供了一种适合于高速激光熔覆或超高速激光熔覆的高效率激光熔覆装置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种激光熔覆装置，包括外壳、设置于外壳一端的第一激光源和第二激光源、设置于外壳另一端的输出头以及设置于外壳内的扩束器、反射镜和保护镜；在所述输出头的侧面还设置有送粉头，且所述送粉头的底端开口与所述输出头的底端开口相通；

其中，所述第一激光源用于输出高斯型光束或超高斯型光束，所述第二激光源用于输出M型光束或环形光束；且所述第一激光源和第二激光源输出的两束光束依次经扩束器、反射镜及保护镜输出到所述输出头的底端开口处，并在由送粉头输送至输出头的底端开口处的金属合金粉末上形成靶面叠加，构成混合型双激光束；由所述送粉头输送至所述输出头的底端开口处的金属合金粉末，在经过所述的混合型双激光束加热后，被熔融在金属基体的上，形成金属合金熔覆层。

在一些实施例中，所述扩束器、反射镜及保护镜依次设置在第一激光源和第二激光源输出的两束光束的光路上；

其中，所述扩束器用于改变光束的发散角与束腰半径；

所述反射镜用于将两束光束以不同的反射角反射至所述保护镜处，然后透过所述保护镜进入到所述输出头；

所述保护镜设置于所述输出头的顶端，用于防止在激光熔覆过程中流体状金属飞溅至外壳内部，损坏其他镜片。

在一些实施例中，所述输出头上还开设有保护气入口，保护气入口用于在进行激光熔覆时连接外部保护气装置，以向金属合金粉末提供保护气。

本实用新型提供的激光熔覆装置，使用双激光光束进行激光熔覆，双激光光束为M型光束或环形光束与高斯型光束或超高斯型光束的重叠；M型光束与环形光束的中间能量低，周围能量强，其与超高斯型光束或高斯型光束重叠就能获得类似于平顶光束的混合双光束，并且抗高反，激光光束亮度强且激光光束穿透能力强；M型光束或环形光束可通过特殊结构的传能光纤与信号合束器得到。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、本实用新型选择将M型光束或环形光束与高斯型光束或超高斯型光束重叠得到的混合双光束作为激光熔覆工艺的光源，其使用效果近似于平顶光束的激光熔覆型光束，不仅可以避免采用繁琐的光学镜片系统获得平顶光束，又可解决半导体激光器光束亮度偏弱与不抗高反以及高斯型光束能量分布不均匀的问题；