CN110280903A - 一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统,所述系统包括激光光源、激光器控制系统、防激光反射系统、增材送丝系统、冷却系统、运动系统、观察系统，所述激光光源设置为激光器，所述激光器控制系统与激光光源电性连接，所述运动系统与激光光源和激光器控制系统固定连接，所述激光光源采用半导体泵浦源的激光器，所述增材送丝系统采用PLC控制自动送丝系统，本发明涉及激光修复技术领域。该系统采用半导体泵浦源的激光器进行光电转换，大大提高了节能效益，采用自动填丝系统，大大提高了修复效率，使用高精密修复技术，使得制造和使用成本大大降低，大大提高模具工业生产效率。

Description

一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统
技术领域
本发明涉及激光修复技术领域，具体为一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统。
背景技术
模具是工业之母，生产制造业离不开模具，模具制造也是工业制造中的支柱产业，模具的生产和使用，由于如设计变更、使用磨损、加工失误，都会对模具进行修复，如果没有一个有效的修复工艺，昂贵的模具材料和加工成本，对制造厂商来说，损失巨大。目前国际常用的设备还停留在配置高耗能的YAG灯泵浦激光器的设备或者氩弧焊修复设备阶段，增材也采用的是手工填丝的方式。YAG灯泵浦激光焊接设备，采用的激光氙灯为光源，设备的光电转换效率最高做到4％-5％，所以光电转换效率低，能耗高，所以市场急需要一款节能型并且能够自动填丝增材的设备来提高修复效率。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统，解决了目前国际常用的设备还停留在配置高耗能的YAG灯泵浦激光器的设备或者氩弧焊修复设备阶段，增材也采用的是手工填丝的方式。YAG灯泵浦激光焊接设备，采用的激光氙灯为光源，设备的光电转换效率最高做到4％-5％，所以光电转换效率低，能耗高的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统,所述系统包括激光光源、激光器控制系统、防激光反射系统、增材送丝系统、冷却系统、运动系统、观察系统，所述激光光源设置为激光器，所述激光器控制系统与激光光源电性连接，所述运动系统与激光光源和激光器控制系统固定连接。
优选的，所述激光光源采用半导体泵浦源的激光器，所述半导体泵浦源的激光器的光电转换效率设置为40％-45％。
优选的，所述激光器控制系统采用的控制电路设置为连续控制模式和PWM控制模式。
优选的，所述防激光反射系统采用液晶光阀。
优选的，所述增材送丝系统采用PLC控制自动送丝系统。
优选的，所述冷却系统采用双温双控冷却系统。
优选的，所述运动系统包括三轴运动模组、伺服电机、数控控制系统，所述伺服电机输出端与三轴运动模组转动连接，所述数控控制系统与伺服电机电性连接。
优选的，所述观察系统包括平行光路体视显微镜和红光定位。
优选的，所述激光光源额定激光功率设置为1000瓦，激光波长设置为976nm，光斑范围设置为φ0.2mm-φ2.0mm，所述增材送丝系统自动送丝直径设置为φ0.2mm-φ0.8mm，增材速度设置为5-50mm/min。
优选的，所述冷却系统制冷功率设置为1.5匹，所述运动系统运动控制行程设置为350mm*250mm*250mm，所述修复保护气采用AR气体。
(三)有益效果
本发明提供了一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统，具备以下
有益效果：
本发明，通过系统包括激光光源、激光器控制系统、防激光反射系统、增材送丝系统、冷却系统、运动系统、观察系统，激光光源设置为激光器，激光器控制系统与激光光源电性连接，运动系统与激光光源和激光器控制系统固定连接，该系统采用半导体泵浦源的激光器进行光电转换，大大提高了节能效益，采用自动填丝系统，大大提高了修复效率，使用高精密修复技术，使得制造和使用成本大大降低，大大提高模具工业生产效率。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明激光器控制系统结构示意图；
图3为本发明运动系统结构示意图。
图中：1-激光光源、2-激光器控制系统、21-连续控制模式电路、22-PWM控制模式电路、3-防激光反射系统、4-增材送丝系统、5-冷却系统、6-运动系统、61-三轴运动模组、62-伺服电机、63-数控控制系统、7-观察系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统,系统包括激光光源1、激光器控制系统2、防激光反射系统3、增材送丝系统4、冷却系统5、运动系统6、观察系统7，激光光源1设置为激光器，激光器控制系统2与激光光源1电性连接，运动系统6与激光光源1和激光器控制系统2固定连接。
激光光源1采用半导体泵浦源的激光器，半导体泵浦源的激光器的光电转换效率设置为40％-45％。
激光器控制系统2采用的控制电路设置为连续控制模式电路21和PWM控制模式电路22。
防激光反射系统3采用液晶光阀。
增材送丝系统4采用PLC控制自动送丝系统。
冷却系统5采用双温双控冷却系统。
运动系统6包括三轴运动模组61、伺服电机62、数控控制系统63，伺服电机62输出端与三轴运动模组61转动连接，数控控制系统63与伺服电机62电性连接。
观察系统7包括平行光路体视显微镜和红光定位。
激光光源1额定激光功率设置为1000瓦，激光波长设置为976nm，光斑范围设置为φ0.2mm-φ2.0mm，增材送丝系统4自动送丝直径设置为φ0.2mm-φ0.8mm，增材速度设置为5-50mm/min。
冷却系统5制冷功率设置为1.5匹，运动系统6运动控制行程设置为350mm*250mm*250mm，修复保护气采用AR气体。
该系统采用半导体泵浦源的激光器进行光电转换，大大提高了节能效益，采用自动填丝系统，大大提高了修复效率，使用高精密修复技术，使得制造和使用成本大大降低，大大提高模具工业生产效率。
高效能976纳米泵浦技术的经济价值：
随着光纤激光器技术的发展，面对单腔高亮度的高功率光纤激光器解决方案，非线性效应等光学问题面临突破的局限，在选用泵浦方案时，有源光纤对976纳米波段的泵浦吸收效率是915纳米波段的2～3倍，采用976纳米泵浦技术，由于吸收效率更高，可以有效解决有源光纤过程带来的非线性效应等问题，是最佳的光电转化高效率解决方案。用于替代现有的氙灯泵浦高耗能激光修复设备，可10倍提升设备的节能效益。
高效的自动填丝增材替代手工填丝工艺：
针对现有手工填丝的增材修复设备，利用PLC控制驱动电机，实现二维工作台移动与送丝速度匹配，实现程序控制下的自动增材修复工艺，是现有手工修复工艺的3.5倍效率，不同直径的送丝导管和丝嘴，适合不同0.2-0.8mm不同直径焊丝的灵活替换，针对精密修复和大面积修复，满足不同要求下的增材修复工艺。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统,其特征在于：所述系统包括激光光源(1)、激光器控制系统(2)、防激光反射系统(3)、增材送丝系统(4)、冷却系统(5)、运动系统(6)、观察系统(7)，所述激光光源(1)设置为激光器，所述激光器控制系统(2)与激光光源(1)电性连接，所述运动系统(6)与激光光源(1)和激光器控制系统(2)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统，其特征在于：所述激光光源(1)采用半导体泵浦源的激光器，所述半导体泵浦源的激光器的光电转换效率设置为40％-45％。
3.根据权利要求1所述的一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统，其特征在于：所述激光器控制系统(2)采用的控制电路设置为连续控制模式电路(21)和PWM控制模式电路(22)。
4.根据权利要求1所述的一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统，其特征在于：所述防激光反射系统(3)采用液晶光阀。
5.根据权利要求1所述的一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统，其特征在于：所述增材送丝系统(4)采用PLC控制自动送丝系统。
6.根据权利要求1所述的一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统，其特征在于：所述冷却系统(5)采用双温双控冷却系统。
7.根据权利要求1所述的一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统，其特征在于：所述运动系统(6)包括三轴运动模组(61)、伺服电机(62)、数控控制系统(63)，所述伺服电机(62)输出端与三轴运动模组(61)转动连接，所述数控控制系统(63)与伺服电机(62)电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统，其特征在于：所述观察系统(7)包括平行光路体视显微镜和红光定位。
9.根据权利要求1所述的一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统，其特征在于：所述激光光源(1)额定激光功率设置为1000瓦，激光波长设置为976nm，光斑范围设置为φ0.2mm-φ2.0mm，所述增材送丝系统(4)自动送丝直径设置为φ0.2mm-φ0.8mm，增材速度设置为5-50mm/min。
10.根据权利要求1所述的一种节能型半导体光源模具激光增材修复系统，其特征在于：所述冷却系统(5)制冷功率设置为1.5匹，所述运动系统(6)运动控制行程设置为350mm*250mm*250mm，所述修复保护气采用AR气体。
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