CN110129524A - 一种工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置及其淬火方法 - Google Patents

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刘祥宇
楚文龙
姚和川
杨九霞
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Abstract

本发明公开了一种工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置及其淬火方法，包括激光发生器、准直镜和圆锥反射镜，所述圆锥反射镜伸入工件的内腔中；所述激光发生器发射激光束穿过准直镜射入工件内腔中圆锥反射镜的锥面上，使激光束变为环形激光束聚焦在待处理工件内壁表面。有益效果在于：本发明提出一种环形激光通过直线进给方式对工件内壁进行淬火及强化的装置及方法，使用本方法进行工件内壁处理的过程中，激光束连续直线进给，不存在热影响区互相搭接的情况，强化深度和效果更佳均匀。除此之外，使用该种方法不但可以使激光束能量更加稳定，而且无需螺旋进给，显著的提高了淬火强化的效率。该装置成本低，运动方式简单，有广阔的市场及应用前景。

Description

一种工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置及其淬火方法
技术领域
本发明涉及激光淬火领域，具体涉及一种工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置及其淬火方法。
背景技术
国内外研究表明，激光表面淬火可以显著的提高工件表面的强度和疲劳寿命，改善工件的性能。然而，在激光对工件内壁进行连续淬火的过程中，为达到表面全部硬化的效果，在激光束螺旋进给过程中，工件表面热影响区存在互相重叠搭接的区域。这会严重影响表面处理的效果，降低零件使用寿命。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置及其淬火方法，使用圆锥反射镜可以使激光束变为环形，通过光路控制，使环形激光聚焦在工件内壁表面，进行淬火强化，由于激光的光斑由点变成环状的线，通过工件或激光光路控制装置的直线进给运动即可对整个工件的内壁表面进行淬火强化处理，而无需螺旋进给。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置，包括激光发生器、准直镜和圆锥反射镜，所述圆锥反射镜伸入工件的内腔中；所述激光发生器发射激光束穿过准直镜射入工件内腔中圆锥反射镜的锥面上，使激光束变为环形激光束聚焦在待处理工件内壁表面。
作为优选，所述激光发生器采用光纤激光器。
作为优选，所述激光发生器、所述准直镜和所述圆锥反射镜位于同一水平中心线上。
采用以上技术方案，由激光发生器产生高能激光，通过光纤依次传导到准直镜、圆锥反射镜，圆锥反射镜将激光束由线形改变为环形，将环形激光聚焦在工件内壁表面，对其进行淬火强化处理。通过直线进给运动，使环形激光的光斑在工件表面移动，从而使整个工件内表面连续均匀的淬火强化。通过调整激光强度和进给速度，达到最佳淬火强化工艺参数效果。
一种利用工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置的淬火方法，该淬火方法包括以下步骤：
（1）根据工件的材质、形状，制定合理的工艺参数，该该工艺参数包括激光强度，焦距，进给速度；
（2）将工件固定，激光淬火装置伸入工件内部，调整激光淬火装置和工件内壁的间隙，将激光淬火装置移动到淬火起点位置；
（3）打开激光发生器，激光淬火装置直线进给，以设定好的工艺参数对工件内壁进行淬火强化，到设定的终点位置自动停止，完成对工件内壁的淬火强化。
有益效果在于：本发明提出一种环形激光通过直线进给方式对工件内壁进行淬火及强化的装置及方法，使用本方法进行工件内壁处理的过程中，激光束连续直线进给，不存在热影响区互相搭接的情况，强化深度和效果更佳均匀。除此之外，使用该种方法不但可以使激光束能量更加稳定，而且无需螺旋进给，显著的提高了淬火强化的效率。该装置成本低，运动方式简单，有广阔的市场及应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构视图。
附图标记说明如下：
1、激光发生器；2、准直镜；3、圆锥反射镜；4、工件；5、环形激光束。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参见图1所示，本发明提供了一种工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置，包括激光发生器1、准直镜2和圆锥反射镜3，准直镜2采用透射式准直镜；所述圆锥反射镜3伸入工件4的内腔中；所述激光发生器1发射激光束穿过准直镜2射入工件4内腔中圆锥反射镜3的锥面上，使激光束变为环形激光束5聚焦在待处理工件4内壁表面。通过直线进给运动，使环形激光的光斑在工件4表面移动，从而使整个工件4内表面连续均匀的淬火强化。通过调整激光强度和进给速度，达到最佳淬火强化工艺参数效果。
作为本案优选的实施方式，所述激光发生器1采用光纤激光器。所述激光发生器1、所述准直镜2和所述圆锥反射镜3位于同一水平中心线上。
采用以上技术方案，由激光发生器1产生高能激光，通过光纤依次传导到准直镜2、圆锥反射镜3，圆锥反射镜3将激光束由线形改变为环形，将环形激光聚焦在工件4内壁表面，对其进行淬火强化处理。通过直线进给运动，使环形激光的光斑在工件4表面移动，从而使整个工件4内表面连续均匀的淬火强化。通过调整激光强度和进给速度，达到最佳淬火强化工艺参数效果。
本发明还提供一种利用工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置的淬火方法，该淬火方法包括以下步骤：
（1）根据工件4的材质、形状，制定合理的工艺参数，该该工艺参数包括激光强度，焦距，进给速度。
（2）将工件4固定，激光淬火装置伸入工件4内部，调整激光淬火装置和工件4内壁的间隙，将激光淬火装置移动到淬火起点位置，能够将工件4的内壁从头淬火到尾，淬火均匀。
（3）打开激光发生器1，激光淬火装置直线进给，以设定好的工艺参数对工件4内壁进行淬火强化，到设定的终点位置自动停止，完成对工件4内壁的淬火强化，由于进给方式的改变，显著的提高了处理效率，改善了工艺稳定性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置，其特征在于：包括激光发生器、准直镜和圆锥反射镜，所述圆锥反射镜伸入工件的内腔中；所述激光发生器发射激光束穿过准直镜射入工件内腔中圆锥反射镜的锥面上，使激光束变为环形激光束聚焦在待处理工件内壁表面。
2.根据权利要求1所述一种工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置，其特征在于：所述激光发生器采用光纤激光器。
3.根据权利要求1所述一种工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置，其特征在于：所述激光发生器、所述准直镜和所述圆锥反射镜位于同一水平中心线上。
4.一种采用权利要求1-3任一所述工件内壁表面连续无搭接激光淬火装置的淬火方法，其特征在于：该淬火方法包括以下步骤：
（1）根据工件的材质、形状，制定合理的工艺参数，该工艺参数包括激光强度，焦距，进给速度；
（2）将工件固定，激光淬火装置伸入工件内部，调整激光淬火装置和工件内壁的间隙，将激光淬火装置移动到淬火起点位置；
（3）打开激光发生器，激光淬火装置直线进给，以设定好的工艺参数对工件内壁进行淬火强化，到设定的终点位置自动停止，完成对工件内壁的淬火强化。
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