[实用新型]一种激光熔覆激光头、激光器及熔覆系统

说明书

本实用新型涉及激光熔覆技术领域，针对现有激光熔覆对待加工工件基体预热的方法无法实现实时在线热处理以及预热的热输入量高，导致变形和性能退化等问题，提供一种激光熔覆激光头、激光器及熔覆系统。其中，激光熔覆激光头包括沿出射激光的出射方向依次设置的第一分束镜、第二分束镜和反射镜；第一分束镜用于将出射激光分为第一透射激光和第一反射预热激光；第二分束镜用于将第一透射激光分为第二透射后处理激光和第二反射熔覆激光；反射镜用于改变第二透射后处理激光的方向；第一反射预热激光、第二反射熔覆激光和第二透射后处理激光依次照射在待加工工件上。

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激光头、激光器及熔覆系统。

背景技术

激光熔覆技术是一种激光技术与加工技术相结合的先进制造技术，近几年来发展迅速。作为一项先进的表面改性技术，其广泛应用于材料的表面改性和失效零部件的修复，解决了工程实践中的很多难题，在工程实践中创造了巨大的经济效益。

由于激光熔覆过程是一个快速加热和极速冷却的过程，熔池凝固速度快，温度梯度高，产生的热应力高。因此，材料容易开裂，尤其当熔覆材料硬度较高时，裂纹问题更加突出。激光熔覆技术的裂纹问题成为制约其进一步发展和更广泛应用最主要障碍。

针对激光熔覆技术的裂纹问题，通过在熔覆前对待加工工件基体进行预热，以及熔覆后对熔覆层进行退火能够有效降低熔覆层开裂的可能性。

传统进行预热和退火的热处理加热方法包括电热炉加热、火焰加热、感应加热等方法，但是这些加热方法主要存在以下无法克服的缺点：

由于热处理在裂纹发生之前进行才有意义，而现有热处理加热方法无法集成到激光熔覆系统中对基体和熔覆层实时在线热处理，减少和消除裂纹效果差；现有热处理加热方法加热时，热输入量高，会导致基体的变形和基体性能的大范围退化。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有激光熔覆对待加工工件基体预热的方法无法实时在线热处理以及预热的热输入量高，导致变形和性能退化等问题，提供一种激光熔覆激光头、激光器及熔覆系统。

为实现上述目的，本实用新型提供一种激光熔覆激光头，其特殊之处在于，包括沿出射激光的出射方向依次设置的第一分束镜、第二分束镜和反射镜；第一分束镜用于将出射激光分为第一透射激光和第一反射预热激光；第二分束镜用于将第一透射激光分为第二透射后处理激光和第二反射熔覆激光；反射镜用于改变第二透射后处理激光的方向；第一反射预热激光、第二反射熔覆激光和第二透射后处理激光依次照射在待加工工件上。

进一步地，上述第一分束镜和第二分束镜均为平板式分光镜；上述反射镜为平面反射镜。

本实用新型提供一种激光熔覆激光器，包括激光器本体，其特殊之处在于，还包括上述激光熔覆激光头。

进一步地，上述激光器本体为一个高功率半导体堆栈激光器，或多个高功率半导体堆栈激光器。多个高功率半导体堆栈激光器发出的多个激光束采用合束技术，包括空间合束技术、偏振合束技术和波长合束技术方案合成为一个激光束输出。

本实用新型还提供另外的一种激光熔覆激光头，其特殊之处在于，包括沿出射激光的出射方向设置的分光棱镜，以及设置在分光棱镜两侧的第一反射镜和第二反射镜；分光棱镜将出射激光分为棱镜预热激光、棱镜熔覆激光和棱镜后处理激光；棱镜熔覆激光沿出射激光的出射方向直接照射待加工工件；棱镜预热激光经第一反射镜反射后照射待加工工件；棱镜后处理激光经第二反射镜反射后照射待加工工件。

本实用新型还提供另外的一种激光熔覆激光器，包括激光器本体，其特殊之处在于：还包括上述的激光熔覆激光头。

本实用新型还提供一种激光熔覆系统，包括送粉器，其特殊之处在于，还包括上述的激光熔覆激光器。

进一步地，上述送粉器是同轴送粉器或侧向送粉器。