[发明专利]一种减小激光熔覆后工件形变量的方法

说明书

本发明涉及一种减小激光熔覆后工件形变量的方法，包括以下步骤：将两个半导体激光器出光口向下并列排放，两束激光在同一竖直面内以同一方向平行出射，分别通过聚焦，在第二束光路的聚焦镜后通过反射镜组的反射作用改变第二束光斑的聚焦位置，两路光束作用到同一工作面上，第一束光斑用于材料表层的熔覆加工，第二束光斑是使熔覆后的材料表层二次熔化，以达到修复材料表面不平整部位的效果，加工及修复过程中要求一光斑尺寸小于二光斑。本发明突破了传统激光熔覆光源的只能一束光斑加工模式，采用两束激光加工，显著优化了加工材料熔覆层表面平整度，大幅度地提高了激光熔覆的加工质量与效率，减小了后续加工量。

技术领域：

本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种减小激光熔覆后工件形变量的方法。

背景技术：

由于半导体激光器具有体积小、电光转换效率高及可靠性高等优点，已逐渐应用到激光加工领域，包括激光切割、激光焊接、激光熔覆、激光3D打印等，其中激光熔覆技术是激光加工的一个重要应用方面，通过利用高能量密度激光束在基材表面辐照，将不同成分和性能的合金与基材表层快速熔化、扩展和凝固，在基材表面形成与基材具有完全不同成分和性能的合金层，以起到材料表面改性作用，使材料更耐磨、耐蚀、耐热，提高材料表面硬度及抗氧化性。目前，激光熔覆技术大部分采用一束光斑的熔覆加工模式对材料进行加工，熔池边缘会出现难以避免的凹陷区，致使现熔覆技术面临着材料表面熔覆层不平整的问题，严重影响了激光熔覆的加工效率与质量，更增加了后续的工作量。

发明内容：

本发明要解决现有激光熔覆技术材料表面平整度较低的问题，提出一种优化材料表面平整度的减小激光熔覆后工件形变量的方法。

为了解决上述技术问题，本发明的一种减小激光熔覆后工件形变量方法的技术方案具体如下：

一种减小激光熔覆后工件形变量的方法，包括以下步骤：

步骤i：两个叠阵半导体激光器出光口向下并列排放，两束不同功率的激光在同一竖直面内以同一方向平行出射；

步骤ii：两束激光的平行光束分别经过聚焦镜聚焦；

步骤iii：在第二束激光的光束经过聚焦后的光路上设有一组反射镜组，通过反射镜组的反射作用改变第二束激光的聚焦位置，并根据工作面上两光斑边缘间隔尺寸大小的要求，调节反射镜组的相对位置和相对夹角，最终实现两路激光的光束聚焦作用到同一工作面上。

本发明进一步的技术方案为，两个半导体激光器的激光输出功率范围均在1000W~3000W的范围内；

本发明更进一步的技术方案为，所述步骤ii中，所述聚焦镜为球面透镜、非球面透镜或者两个分离的柱面镜。

本发明更进一步的技术方案为，所述步骤iii中，第二束激光的光路上所述的反射镜组均镀有对应波长的高反膜，其反射率均在99%以上。

本发明更进一步的技术方案为，所述步骤iii中，所述反射镜组包括两片成角度放置的反射镜。

本发明更进一步的技术方案为，所述步骤iii中，工作面上的两光斑边缘间隔尺寸根据加工材料形状而定，可通过改变反射镜组相对位置或直接移动第二个半导体激光器调整第二束激光的光斑与第一束激光的光斑的边缘间隔及照射角度。

本发明更进一步的技术方案为，两个半导体激光器的波长范围均在400nm~2000nm的范围内。

本发明更进一步的技术方案为，所述工作面上的两光斑均为矩形光斑，且第一束激光的光斑尺寸小于第二束激光的光斑尺寸，第一束激光的功率密度大于第二束激光的功率密度。

本发明的一种减小激光熔覆后工件形变量的方法，具有以下的优点：