[发明专利]一种含分束镜的可预热回火的激光熔覆头及加工方法

说明书

本发明涉及一种含分束镜的可预热回火的激光熔覆头，属于激光加工设备领域。含分束镜的可预热回火的激光熔覆头的壳体顶端设有光纤，壳体的底端设有喷嘴；所述的光路系统位于壳体及喷嘴内；高能激光通过光纤向壳体内射入激光束，该激光束通过光路系统折射成预热回火激光束与加工激光束；所述的喷嘴中心设有送粉通道；预热回火激光束、加工激光束及送粉通道的出粉点汇聚成一点。本发明提供的含分束镜的可预热回火的激光熔覆头，预热回火激光束可在熔覆头前进方向上对待加工点进预热，在熔覆头后退方向上对已形成的熔覆层表面进行去应力回火，从而大大降低熔覆层因单激光束快速加热和快速冷却导致的残余应力、裂纹敏感，组织不均的影响。

技术领域

本发明涉及一种含分束镜的可预热回火的激光熔覆头及加工方法，属于激光加工设备领域。

背景技术

激光熔覆可以在金属基材上制备出高性能的合金表面，在节约贵重稀有金属的同时降低成本，因此世界上各工业先进的国家对激光熔覆技术的研究及应用都十分重视。

由于激光束直接辐照在材料表面使其迅速熔化形成熔池,当激光束发生移动时，原先的熔池由于激光束的离开而失去能量输入，熔池快速凝固并与材料表面形成冶金结合。材料表面的快速加热和快速冷却的造成过大的温度梯度,容易导致熔覆层中存在较大的残余应力,具有较高的开裂敏感性，较差的组织均匀性。这些因素极大地限制了是激光熔覆在工业中的应用。因此在激光熔覆过程中，降低材料表面因快速加热和快速冷却而导致过大的温度梯度，具有十分重要的意义。

在现有专利201720388183.8公开文献中提出了多角度可预热回火式激光熔覆头，该熔覆头能够安装在工业机器人轴上,或安装在改造的数控机床的主轴上,能够多方位对基材进行预热,对熔覆层进行回火,大大地减小了温度梯度,有效降低因单激光束快热快冷所造成的残余应力、裂纹敏感、组织不均的影响。但是该装置无法灵活改变预热光束和回火光束的功率，并且光斑能量分布单一；此外当熔覆头运动的时候，其只能在特定方向上能对待工件表面进行预热回火。

发明内容

本发明针对上述问题提供了一种含分束镜的可预热回火的激光熔覆头。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的含分束镜的可预热回火的激光熔覆头，包括光纤，壳体，喷嘴，光路系统；所述的壳体顶端设有光纤，壳体的底端设有喷嘴；所述的光路系统位于壳体及喷嘴内；高能激光通过光纤向壳体内射入激光束，该激光束通过光路系统折射成预热回火激光束与加工激光束；所述的喷嘴中心设有送粉通道；预热回火激光束、加工激光束及送粉通道的出粉点汇聚成一点。

本发明所述的含分束镜的可预热回火的激光熔覆头，所述的光路系统包括准直镜、分束镜、全反射镜、加工聚焦镜、若干个预热回火聚焦镜；

所述的喷嘴内还设有加工激光通道，预热回火激光通道；所述的加工激光通道与预热回火激光通道分别位于送粉通道的两侧，加工激光通道与预热回火激光通道的底端向送粉通道的底端靠拢，加工激光通道与预热回火激光通道成V形设置；

所述的加工激光通道的上方设有准直镜及分束镜；加工激光通道内设有聚焦镜安装槽一，聚焦镜安装槽一内设有加工聚焦镜；准直镜、分束镜及加工聚焦镜的中心轴向与加工激光通道的中心轴线保持一致；

所述的预热回火激光通道的上方设有全反射镜，预热回火激光通道内设有若干个聚焦镜安装槽二，聚焦镜安装槽二内分别设有预热回火聚焦镜；

所述的分束镜的面向准直镜的一端面向全反射镜倾斜；全反射镜面向预热回火激光通道向全反射镜端面倾斜。

本发明所述的含分束镜的可预热回火的激光熔覆头，高能激光由光纤形成入射激光束射入准直镜中，准直镜射出的光路为平行激光束，平行激光束经过分束镜形成加工激光束，加工激光束射入加工激光通道；