[发明专利]一种适用于不同孔径的带角度可旋转内孔激光熔覆端部装置

说明书

一种适用于不同孔径的带角度可旋转内孔激光熔覆端部装置，包括光焦调节系统，端部系统和光粉交互系统；所述光焦调节系统用于调整光粉交互系统中激光焦点的位置，端部系统对光粉交互系统中的聚焦光束进行反射，并形成反射光束，使聚焦光束从出光孔处射出。本发明解决了高反射率材料对内孔激光熔覆喷嘴的回反损伤、传统内孔激光熔覆不能适应不同内径内孔工件以及可旋转内孔激光熔覆枪体旋转不稳定的问题，提高内孔激光熔覆技术的适用性。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，具体涉及一种适用于不同孔径的带角度可旋转内孔激光熔覆端部装置。

背景技术

激光熔覆技术是一种新兴的增材加工技术。激光熔覆是以聚焦激光束为热源，熔融预制的粉床或汇聚的粉末颗粒流后，使其在基体表面冷却凝固，形成与预期外形一致的堆积体的增材加工技术。激光熔覆可以实现工件表面耐磨、耐腐蚀等保护性覆层的制备，也可以进行金属、陶瓷材料的3D打印。内孔激光熔覆是区别于常规的平面激光熔覆加工的极具创新性的熔覆工艺，是针对于圆筒形零件、腔体类零件的一种新型的激光熔覆技术，具有广泛的应用前景。

现有的内孔激光熔覆设备的技术瓶颈在于，加工内孔工件时，必须使被加工工件回绕孔心轴旋转，限制了内孔熔覆工艺的灵活性与适用范围。中国专利CN204825050U公开了一种内孔用激光熔覆头，通过旋转夹持机构，使得带有内孔的工件回转运动，激光束垂直照射内孔表面，可以对内孔表面进行激光熔覆。然而，激光垂直照射代加工内壁是有巨大风险的。首先，没有一种材料对激光的吸收率可以达到100％的，特别是某些有色金属，对常用波段的高功率光纤激光器的反射率高达99％，这使得大部分的激光能量都被反射；其次，由光路的可逆性原理可知，在垂直照射高反射率材料时，被反射的激光束会原路返回，对激光设备的内部光学元件与送粉喷嘴造成不可逆的损伤，甚至导致整台激光熔覆设备损毁；第三，由于激光垂直入射工件导致的光束回反，会使光学元件温度过高，发生热变形，使得光焦漂移，影响熔覆成形。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明提出一种适用于不同孔径的带角度可旋转内孔激光熔覆端部装置，解决了高反射率材料对内孔激光熔覆喷嘴的回反损伤、传统内孔激光熔覆不能适应不同内径内孔工件以及可旋转内孔激光熔覆枪体旋转不稳定的问题，提高内孔激光熔覆技术的适用性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种适用于不同孔径的带角度可旋转内孔激光熔覆端部装置，包括光焦调节系统1，端部系统2和光粉交互系统3；

所述光焦调节系统1用于调整光粉交互系统3中激光焦点3.5的位置，端部系统2对光粉交互系统3中的聚焦光束3.2进行反射，并形成反射光束3.3，使聚焦光束从出光孔2.8处射出。

所述光焦调节系统1包括旋转螺纹套筒1.1，所述旋转螺纹套筒1.1内部设置有上压环1.2与下压环1.3，上压环1.2与下压环1.3之间设置有聚光镜1.4。

所述端部系统2包括连接筒2.1，连接筒2.1与螺纹套筒1.1刚性同轴连接，所述连接筒2.1刚性同轴连接反射镜托2.6，反射镜托2.6上部开凹槽放置反射镜片2.5，反射镜片2.5由反射镜压环2.2固定，避免镜片掉落。连接筒2.1一侧连接延长筒节2.3，延长筒节与出光孔2.8同轴，保证激光由中心孔射出，送粉喷嘴2.4与延长筒节2.3刚性同轴连接，在延长筒节2.3与送粉喷嘴2.4的另一侧设置有配重块2.7。

所述端部系统2通过更换不同长度的延长筒节2.3，可以调节送粉喷嘴2.4的轴向位置。

所述光粉交互系统3包括准直光束3.1、聚焦光束3.2与反射光束3.3三段；准直光束3.1通过聚光镜1.4汇聚为聚焦光束3.2，聚焦光束3.2由反射组件2.5反射为反射光束3.3，反射光束3.3在送粉喷嘴2.4前聚焦。