CN106903433A - 一种光斑可调激光熔覆头 - Google Patents

一种光斑可调激光熔覆头 Download PDF

Info

Publication number
CN106903433A
CN106903433A CN201710091975.3A CN201710091975A CN106903433A CN 106903433 A CN106903433 A CN 106903433A CN 201710091975 A CN201710091975 A CN 201710091975A CN 106903433 A CN106903433 A CN 106903433A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cladding head
mirror
integral mirror
main body
locking switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710091975.3A
Other languages
English (en)
Inventor
单忠德
孙福臻
曲文峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology
Original Assignee
Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology filed Critical Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology
Priority to CN201710091975.3A priority Critical patent/CN106903433A/zh
Publication of CN106903433A publication Critical patent/CN106903433A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种光斑可调激光熔覆头，该激光熔覆头主要包括激光通道、反射镜、反光镜、熔覆头主体，还包括聚焦镜、积分镜、积分镜固定支架、积分镜旋转轴、聚焦镜锁紧开关、积分镜锁紧开关等主要部件。该光斑可调激光熔覆头，可以通过改变聚焦镜在熔覆头主体内的位置，来实现熔覆光斑大小的改变；也可以通过移动积分镜，来实现熔覆光斑形状的改变。

Description

一种光斑可调激光熔覆头
技术领域
本发明涉及激光熔覆领域，特别涉及一种光斑可调激光熔覆头。
背景技术
在激光熔覆过程中，当激光功率、扫描速度和送粉率一定时，随着光斑直径增加，激光比能量会逐渐减小，而熔覆层的裂纹率却逐渐增加，开裂倾向增加。但另一方面，随着激光光斑直径的增大，会减少熔覆道次，匀化熔覆能量，降低熔覆层的稀释率，增加熔覆层的硬度，提高熔覆层的表面质量；而且，随着激光光斑直径的增大，也能够提高熔覆速率。因此，在激光熔覆过程中，针对不同的基体与熔覆材料，应选用不同的最佳光斑直径，使得熔覆层既没有裂纹的出现，也可以保证最佳的熔覆效果和熔覆速率。目前的激光熔覆头，光斑直径的调节只能依靠激光熔覆头与熔覆工件距离的改变，但激光熔覆头与熔覆工件的距离改变会导致送粉聚焦点的改变，从而影响熔覆质量。因此，在不改变激光熔覆头与熔覆工件距离的前提下，来进行光斑直径的调节，成为亟需解决的技术问题。
光斑形状的不同能使所获得的熔覆层形貌和力学性能存在较大差别。在大功率激光熔覆过程中，往往还需要改变激光光斑的形状，即把激光束变换成矩形光斑或者带状光斑。矩形光斑与带状光斑功率密度分布均匀，同时输给工件的能量相同，能够保证更好的熔覆质量。
发明内容
本发明提供一种光斑可调激光熔覆头，可实现熔覆光斑大小与形状的调节。
一种光斑可调激光熔覆头，包括激光通道、减速机、伺服电机、圆盘式平面反射镜、45º直角平面反光镜、熔覆头主体、出光口，还包括聚焦镜、积分镜、积分镜固定支架、积分镜旋转轴、聚焦镜锁紧开关、积分镜锁紧开关。
进一步地，聚焦镜通过聚焦镜锁紧开关连接于熔覆头主体，并可随着聚焦镜锁紧开关的开闭，在熔覆头主体内做自由滑动。
进一步地，聚焦镜可以通过聚焦镜锁紧开关，锁死于熔覆头主体内的某一固定位置。
进一步地，积分镜固定支架通过积分镜锁紧开关连接于熔覆头主体，并可随着积分镜锁紧开关的开闭，在熔覆头主体内做自由滑动。
进一步地，积分镜固定支架可以通过积分镜锁紧开关，锁死于熔覆头主体内的某一固定位置。
进一步地，积分镜通过积分镜旋转轴连接于积分镜固定支架上，并可绕积分镜旋转轴做180º旋转。
进一步地，积分镜可以通过积分镜旋转轴，锁死于水平位置。
与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的优势：
（1）聚焦镜位置可调，故而便于选择具有最佳熔覆效果的光斑直径；
（2）聚焦镜位置可调，可根据实际熔覆需求，改变光斑直径，实现大光斑与小光斑之间的任意切换；
（3）可根据光斑形状的具体需求，改变积分镜所处的位置，实现圆形光斑与矩形光斑之间的任意切换。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1——激光通道；2——减速机；3——伺服电机；4——圆盘式平面反射镜；5——45度直角平面反光镜；6——聚焦镜；7——熔覆头主体；8——积分镜；9——积分镜固定支架；10——积分镜旋转轴；11——聚焦镜锁紧开关；12——积分镜锁紧开关；13——出光口。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明所提供的一种光斑可调激光熔覆头，包括激光通道1、减速机2、伺服电机3、圆盘式平面反射镜4、45º直角平面反光镜5、聚焦镜6、熔覆头主体7、积分镜8、积分镜固定支架9、积分镜旋转轴10、聚焦镜锁紧开关11、积分镜锁紧开关12、出光口13。
实施例一：圆形光斑熔覆。
其步骤如下：
（1）旋转积分镜旋转轴10，使得积分镜8处于光束不经过的侧边位置；
（2）根据实际熔覆需要，打开聚焦镜锁紧开关11，调节聚焦镜6在熔覆头主体7内所处的位置，直至得到最佳的光斑直径。若需要获得较小直径的熔覆光斑，则使得聚焦镜6处于熔覆头主体7的偏上位置；若需要获得较大直径的熔覆光斑，则使得聚焦镜6处于熔覆头主体7的偏下位置；
（3）关闭聚焦镜锁紧开关11，使得聚焦镜6固定于熔覆头主体7内的某一位置。
实施例二：矩形光斑熔覆。
其步骤如下：
（1）旋转积分镜旋转轴10，使得积分镜8处于光束经过的中央位置；
（2）根据实际熔覆需要，打开聚焦镜锁紧开关11，调节聚焦镜6在熔覆头主体7内所处的位置，直至得到最佳的光斑直径；也可打开积分镜锁紧开关12，调节积分镜8在熔覆头主体7内所处的位置，直至得到最佳的光斑直径；
（3）关闭聚焦镜锁紧开关11（或积分镜锁紧开关12），使得聚焦镜6（或积分镜8）固定于熔覆头主体7内的某一位置。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种光斑可调激光熔覆头，其特征在于，包括激光通道（1）、减速机（2）、伺服电机（3）、圆盘式平面反射镜（4）、45º直角平面反光镜（5）、熔覆头主体（7）、出光口（13），还包括聚焦镜（6）、积分镜（8）、积分镜固定支架（9）、积分镜旋转轴（10）、聚焦镜锁紧开关（11）、积分镜锁紧开关（12）。
2.根据权利要求1所述的一种光斑可调激光熔覆头，其特征在于，所述的聚焦镜（6）通过聚焦镜锁紧开关（11）连接于熔覆头主体（7），并可随着聚焦镜锁紧开关（11）的开闭，在熔覆头主体（7）内做自由滑动。
3.根据权利要求1所述的一种光斑可调激光熔覆头，其特征在于，所述的聚焦镜（6）可以通过聚焦镜锁紧开关（11），锁死于熔覆头主体（7）内的某一固定位置。
4.根据权利要求1所述的一种光斑可调激光熔覆头，其特征在于，所述的积分镜固定支架（9）通过积分镜锁紧开关（12）连接于熔覆头主体（7），并可随着积分镜锁紧开关（12）的开闭，在熔覆头（7）主体内做自由滑动。
5.根据权利要求1所述的一种光斑可调激光熔覆头，其特征在于，所述的积分镜固定支架（9）可以通过积分镜锁紧开关（12），锁死于熔覆头主体（7）内的某一固定位置。
6.根据权利要求1所述的一种光斑可调激光熔覆头，其特征在于，所述的积分镜（8）通过积分镜旋转轴（10）连接于积分镜固定支架（9）上，并可绕积分镜旋转轴（10）做180º旋转。
7.根据权利要求1所述的一种光斑可调激光熔覆头，其特征在于，所述的积分镜（8）可以通过积分镜旋转轴（10），锁死于水平位置。
CN201710091975.3A 2017-02-21 2017-02-21 一种光斑可调激光熔覆头 Pending CN106903433A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710091975.3A CN106903433A (zh) 2017-02-21 2017-02-21 一种光斑可调激光熔覆头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710091975.3A CN106903433A (zh) 2017-02-21 2017-02-21 一种光斑可调激光熔覆头

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106903433A true CN106903433A (zh) 2017-06-30

Family

ID=59208944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710091975.3A Pending CN106903433A (zh) 2017-02-21 2017-02-21 一种光斑可调激光熔覆头

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106903433A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110539069A (zh) * 2019-09-20 2019-12-06 南安市建泉机械科技有限公司 一种改变激光聚焦光斑空间方向分调的激光投射器
CN112226763A (zh) * 2020-10-16 2021-01-15 苏州麦尔科唯激光机器人有限公司 棒料外表面高速激光熔覆装置
CN114769875A (zh) * 2022-04-25 2022-07-22 中国航空制造技术研究院 一种激光旋转扫描同轴熔丝熔粉装置及沉积方法
CN114807828A (zh) * 2021-01-27 2022-07-29 大族激光科技产业集团股份有限公司 汽轮机叶片激光氮化装置及加工方法
CN115852363A (zh) * 2022-12-26 2023-03-28 长沙大科激光科技有限公司 在激光熔覆加工表面保持光斑匀化的方法及激光熔覆加工头

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2497345Y (zh) * 2001-05-11 2002-06-26 中国科学院广州电子技术研究所 点阵全息图制作装置中的光斑调整和整形机构
CN101986484A (zh) * 2010-08-26 2011-03-16 大恒新纪元科技股份有限公司 一种激光三倍频系统
JP2013173150A (ja) * 2012-02-23 2013-09-05 Mitsubishi Materials Corp レーザ加工装置およびレーザ加工方法
CN104162741A (zh) * 2014-07-31 2014-11-26 北京万恒镭特机电设备有限公司 激光加工装置及其方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2497345Y (zh) * 2001-05-11 2002-06-26 中国科学院广州电子技术研究所 点阵全息图制作装置中的光斑调整和整形机构
CN101986484A (zh) * 2010-08-26 2011-03-16 大恒新纪元科技股份有限公司 一种激光三倍频系统
JP2013173150A (ja) * 2012-02-23 2013-09-05 Mitsubishi Materials Corp レーザ加工装置およびレーザ加工方法
CN103286442A (zh) * 2012-02-23 2013-09-11 三菱综合材料株式会社 激光加工装置及激光加工方法
CN104162741A (zh) * 2014-07-31 2014-11-26 北京万恒镭特机电设备有限公司 激光加工装置及其方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨胶溪等: "汽轮机汽蚀叶片的激光宽带熔覆修复", 《应用激光》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110539069A (zh) * 2019-09-20 2019-12-06 南安市建泉机械科技有限公司 一种改变激光聚焦光斑空间方向分调的激光投射器
CN110539069B (zh) * 2019-09-20 2021-03-16 宁夏荣光电节能科技实业有限公司 一种改变激光聚焦光斑空间方向分调的激光投射器
CN112226763A (zh) * 2020-10-16 2021-01-15 苏州麦尔科唯激光机器人有限公司 棒料外表面高速激光熔覆装置
CN114807828A (zh) * 2021-01-27 2022-07-29 大族激光科技产业集团股份有限公司 汽轮机叶片激光氮化装置及加工方法
CN114807828B (zh) * 2021-01-27 2023-12-29 大族激光科技产业集团股份有限公司 汽轮机叶片激光氮化装置及加工方法
CN114769875A (zh) * 2022-04-25 2022-07-22 中国航空制造技术研究院 一种激光旋转扫描同轴熔丝熔粉装置及沉积方法
CN115852363A (zh) * 2022-12-26 2023-03-28 长沙大科激光科技有限公司 在激光熔覆加工表面保持光斑匀化的方法及激光熔覆加工头

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106903433A (zh) 一种光斑可调激光熔覆头
US10029333B2 (en) Methods for additive-layer manufacturing of an article
CN206241474U (zh) 一种激光加工装置
CN103180085B (zh) 激光切割装置和激光切割方法
CN103197420B (zh) 一种激光聚焦装置
CN106032063B (zh) 一种喷粉式3d打印喷头及其控制方法
US10946558B2 (en) Lamination molding apparatus
CN110144583A (zh) 一种宽光束、可调送粉角的快速高效半导体激光熔覆装置
CN106715033A (zh) 用于在棒形的工件处制造工件面的方法
CN109014566B (zh) 一种简易控制激光诱导表面周期性结构排布方向的方法
CN205167584U (zh) 单激光双光斑三维打印固化系统
CN105522278B (zh) 激光透光栅毛坯玻璃基底辅助机械刻划装置及方法
CN103203541A (zh) 一种激光加工装置
CN108115289A (zh) 一种激光加工装置及激光加工方法
CN106624355A (zh) 一种可调节光斑能量密度分布的激光切割头
CN113634769A (zh) 基于高斯光束、光束整形复合光束的金属slm打印系统
CN109562488A (zh) 用于将光学系统引入到激光加工头的射束路径中的装置和具有该装置的激光加工头
El-Khoury et al. Utilizing fundamental beam-mode shaping technique for top-hat laser intensities in direct laser interference patterning
CN110052703A (zh) 连续激光与超声复合表面微加工系统及方法
CN104439715A (zh) 透明材料的激光切割装置及其应用的激光切割工艺
CN203178573U (zh) 一种激光聚焦装置
JP2021188111A (ja) 付加製造装置
CN103659004B (zh) 激光切割预处理装置、激光切割装置及激光切割方法
CN204353650U (zh) 光学聚焦结构及激光加工设备
CN203541861U (zh) 一种激光电弧复合焊接同轴送丝加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170630