[实用新型]一种激光头及高速激光熔覆设备

说明书

本实用新型公开一种激光头及高速激光熔覆设备，属于激光加工技术领域。该激光头包括：壳体，壳体具有中空结构，中空结构用于传输激光束；第一接口，第一接口与壳体的中空结构贯通设置，第一接口用于固定第一激光器；第二接口；第二接口与壳体的中空结构贯通设置，第二接口用于固定第二激光器；反光镜，反光镜位置可调地设置于中空结构内，用于调整第一激光器和/或第二激光器发射的激光束方向，使激光束交替出射至壳体的激光出射口。本实用新型公开的激光头使激光清洗工艺与高速激光熔覆工艺高度结合，通过采用同一激光头即可完成整个激光清洗+熔覆工艺，降低了设备成本，提高了生产效率。本实用新型还公开了高速激光熔覆设备及方法。

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，具体涉及一种激光头及高速激光熔覆设备。

背景技术

高速激光熔覆技术，是近年来发展出的新的金属表面涂层制备工艺。其利用激光能量加热粉末喷嘴送出的金属粉末，使其以熔融状态到达基材表面，冷却凝固后形成熔覆层，并与基材形成冶金结合。由于粉末的熔融不依赖与基材表面稳定熔池的形成，因此激光扫描速度大大高于传统的激光熔覆技术。一般激光扫描速度达到100mm/s时，即为高速激光熔覆，高速激光熔覆效率可以达到传统激光熔覆的100倍。

现有技术中，高速激光熔覆技术在使用时，为了保证熔覆层与基材形成良好的冶金结合，避免产生夹杂，气孔等熔覆缺陷，需要去除基材表面的油污及氧化物。传统的去除方式包括砂纸打磨，丙酮擦洗等，清洗效率较低，而且对于一些稳定的氧化膜，例如铝合金表面的氧化膜，清洗效果很差。激光清洗能够高效的去除工件表面的污染物及氧化层，是理想的激光高速熔覆前清洗方式。

然而，现有技术中，激光清洗光路与激光熔覆光路差别较大。激光清洗根据去除材料并且不伤基材的要求，多会选择不同规格的脉冲激光器，光路一般包含准直镜，一维或二维振镜，以及聚焦场镜。激光束通过振镜的高速转动来实现高速扫描运动，同时通过聚焦场镜在一个二维平面内聚焦。激光熔覆工艺中，激光作为熔融材料的能量源，一般选用高功率连续激光，光路一般包含准直镜与聚焦镜，激光光束最终聚焦成一个小光斑。不同的激光器选择和不同的光路给两种工艺的有效结合带来困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光头及高速激光熔覆设备，通过激光头内光路设计，使清洗激光与高速熔覆激光能够通过同一个激光头，从一个激光输出口选择性输出，将激光清洗与高速激光熔覆工艺有效结合，解决了高速激光熔覆前基材表面的污染物清洗效率低、设备结构庞大的问题，保证了高速熔覆工艺的顺利实施。

第一方面，本实用新型提供一种激光头，包括：壳体，壳体具有中空结构，中空结构用于传输激光束；第一接口，第一接口与壳体的中空结构贯通设置，第一接口用于固定第一激光器；第二接口；第二接口与壳体的中空结构贯通设置，第二接口用于固定第二激光器；反光镜，反光镜位置可调地设置于中空结构内，用于调整第一激光器和/或第二激光器发射的激光束方向，使激光束交替出射至壳体的激光出射口。

与现有技术相比，上述技术方案中，通过在激光头的壳体上设置第一接口和第二接口，第一接口固定第一激光器，第二接口固定第二激光器，通过调整壳体内的反光镜的位置可以使第一激光器出射的激光和第二激光器出射的激光交替出射至壳体的激光出射口。此时，第一激光器和第二激光器中的一个激光器可以作为清洗激光，另一激光器可以作为超高速熔覆激光。由于清洗激光的激光器与超高速熔覆激光的激光器集成于一个激光头上，且其共用一个激光出射口，该激光头的结构设置使激光清洗工艺与高速激光熔覆工艺高度结合，通过采用同一激光头即可完成整个激光熔覆工艺，省略了振镜，场镜等昂贵设备，简化了设备结构，降低了设备成本，提高了生产效率。

进一步地，第一接口与壳体的中空结构贯通设置包括：第一接口与壳体的激光出射口呈直线贯通设置；和，第二接口与壳体的中空结构贯通设置包括：第二接口与壳体的激光出射口呈L型贯通设置。