CN111926324A - 一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头，包括连接杆、固定座、送粉单元、清理单元、积分镜单元、保护镜单元、导流风刀单元、照明单元和摄像单元；连接杆连接于固定座后端，积分镜单元安装于固定座前端，送粉单元安装于固定座一侧，清理单元安装于固定座另一侧，导流风刀单元安装于固定座的下侧并位于送粉单元和清理单元之间，保护镜单元安装于固定座和导流风刀单元之间，照明单元安装于固定座上，摄像单元安装于连接杆上，且照明单元位于摄像单元和送粉单元之间。本发明通过创新设置上下风刀结构，有效保护了激光熔覆头，提高了熔覆效率，通过创新设置摄像功能，能够实时观测熔池、铺粉状态、熔覆面质量，使得操作者可以实时发现熔覆质量问题。

Description

一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其是涉及一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头。

背景技术

零部件腐蚀是机械设备损伤的主要原因，零部件防蚀能力的优劣直接关系到机械设备的安全运行，通过激光将合金粉末熔覆在深孔工件内壁是最近发展起来的防腐蚀技术，但是现有的激光熔覆技术普遍存在熔覆效率低、熔覆头体积大、内孔高温环境适应性差等问题，尤其是针对深孔工件内壁的激光熔覆问题，现有激光熔覆头管路外漏，容易受到激光反射而烧毁且无法满足长时间运行的熔覆要求，纵观现有的激光熔覆头，有的体积较大不适合深孔内壁熔覆，有的水冷装置集成不好无法满足长时间运行要求，有的是小圆形光斑熔覆效率低，无熔池及铺粉状态及熔覆面的图像反馈功能，深孔工件熔覆过程中的熔覆质量无法判定，等等，这些问题严重阻碍了深孔激光熔覆技术的发展，急切需要开发一种全新的能够满足深孔激光熔覆要求且可长时间稳定运行的带图像反馈功能的集成式宽光斑深孔激光熔覆头。

发明内容

本发明基于上述现有技术问题，提出一种全新结构的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，通过创新设置上下风刀结构，有效保护了激光熔覆头，提高了熔覆效率，通过创新设置摄像功能，能够实时观测熔池、铺粉状态、熔覆面质量，使得操作者可以实时发现熔覆质量问题；通过设置积分反射镜直接将圆柱形激光束反射并整形为矩形激光束，无需再安装积分聚焦镜，使结构更简单，光学元器件更少；创新的设置清理装置，清理待熔覆表面，提高了熔覆质量；创新的将粉气分离器、气刀、清理装置、摄像头，保护气管，送粉管集成于熔覆头内，结构紧凑，没有管路外漏，使结构紧凑体积更小。因此本发明提出的集成式宽光斑深孔激光熔覆头解决了现有深孔激光熔覆技术的发展瓶颈问题，且能连续稳定运行，集成化高，体积小，具有广阔的推广应用前景。

为达到上述目的，本实发明的技术方案为：

一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头，包括：连接杆1、固定座3、送粉单元、清理单元、积分镜单元、保护镜单元、导流风刀单元、照明单元和摄像单元；其中所述连接杆1连接于所述固定座3的后端，所述积分镜单元安装于所述固定座的前端，所述送粉单元安装于所述固定座的一侧，所述清理单元安装于所述固定座的另一侧，所述导流风刀单元安装于所述固定座的下侧并位于所述送粉单元和清理单元之间，所述保护镜单元安装于所述固定座和导流风刀单元之间，所述照明单元安装于所述固定座上，所述摄像单元安装于所述连接杆1上，且所述照明单元位于所述摄像单元和送粉单元之间；所述连接杆、固定座、保护镜单元、导流风刀单元中均形成有激光束通道，熔覆激光束依次穿过连接杆和固定座的激光束通道后被积分镜单元反射后再依次透过保护镜单元和导流风刀单元的激光束通道后聚焦于待加工的工件表面；所述连接杆、固定座和送粉单元内设置有相互连通的送粉通道，所述连接杆、固定座和清理单元内设置有相互连通的清理气体通道，所述连接杆、固定座和导流风刀单元内设置有相互连通的风刀气体通道，所述连接杆、固定座、送粉单元和积分镜单元内设置有相互连通的循环冷却水通道。

进一步的根据本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述连接杆1通过螺钉与固定座3连接且在连接杆1和固定座3之间设置有密封圈50；所述连接杆和固定座的中央设置有所述激光束通道；所述连接杆1和固定座3在围绕激光束通道的外周均设置有进水通道、出水通道、送粉通道和气体通道，且所述连接杆1的进水通道与所述固定座3的进水通道相互对准且密封连通，所述连接杆1的出水通道与所述固定座3的出水通道相互对准且密封连通，所述连接杆的送粉通道与所述固定座3的送粉通道相互对准且密封连通，所述连接杆1的气体通道与所述固定座3的气体通道相互对准且密封连通。

进一步的根据本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述送粉单元包括送粉头4、粉气分离器盖5和送粉板13，所述送粉头4通过螺钉安装于所述固定座的一侧，所述送粉头4的内部形成有循环冷却水通道、送粉通道和送粉腔55，所述送粉通道连通于所述送粉腔55，所述送粉腔55的顶端开口上安装有所述粉气分离器盖5，所述送粉板13安装于所述送粉头4上，且在所述送粉板13与送粉头4之间形成出粉通道，所述送粉腔55的底端出口连通于所述出粉通道。

进一步的根据本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述清理单元包括清理支架7、密封圈46、阀芯47和阀盖48，所述清理支架7通过螺钉安装于所述固定座的另一侧，所述清理支架7内形成有清理气体通道，所述密封圈46、阀芯47和阀盖48依次装配后通过螺钉密封连接于清理支架7的所述清理气体通道。

进一步的根据本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述积分镜单元包括积分反射镜8、密封圈、积分镜座11和螺钉12，所述积分反射镜8安装于所述积分镜座11上，且在所述积分反射镜8和所述积分镜座11之间设置有密封圈，所述积分反射镜8和所述积分镜座11内设置有相互连通的循环冷却水通道，所述积分镜座11通过螺钉安装于所述固定座上，且在所述积分镜座11和固定座之间设置有密封圈，所述积分反射镜8伸入所述固定座的激光束通道内。

进一步的根据本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述保护镜单元包括保护镜密封圈15、保护镜片16和保护镜抽屉17，所述固定座的下端面形成有保护镜安装槽，所述保护镜抽屉17以抽屉抽拉方式安装于所述保护镜安装槽内，所述保护镜密封圈15和保护镜片16安装于所述保护镜抽屉17内，所述保护镜片16设置于所述保护镜密封圈15和保护镜抽屉17之间。

进一步的根据本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述照明单元包括照明灯31、32、玻璃盖板34和螺钉，所述照明灯31、32通过螺钉安装于所述固定座3的底部，所述玻璃盖板34通过螺钉安装于所述固定座3的底部并位于所述照明灯的外侧；所述摄像单元包括摄像头39、摄像头座41、摄像头保护镜片38、连接盖板37和螺钉，所述摄像头39安装于所述摄像头座41的安装孔内，所述摄像头座41通过螺钉安装于连接杆1的底部，摄像头保护镜片38安装于所述连接盖板37上，所述连接盖板37通过螺钉安装于连接杆1的底部并位于所述摄像头座41的外侧。

进一步的根据本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述导流风刀单元包括：导流环盖板18、导流环20、导流罩21、分流器22、风刀导流板25、风刀盖板27和若干螺钉；所述螺钉穿过所述导流罩21和导流环盖板18后连接于所述固定座3，所述导流环20设置于所述导流罩21和导流环盖板18之间，所述风刀导流板25通过螺钉固定连接与所述导流罩21，所述风刀盖板27通过螺钉固定连接于所述风刀导流板25，所述分流器22通过螺钉固定连接于所述导流罩21和所述风刀导流板25。

进一步的根据本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述导流环盖板18内设置有第一传输气路，所述第一传输气路的进气口连通于所述固定座内的气体通道；所述导流罩21内设置有第二传输气路和第一风刀气路，所述第二传输气路的进气口连通于所述第一传输气路的出气口，所述分流器22内设置有导流气路57，所述导流气路57的进气口连通于所述第二传输气路的出气口，所述导流气路在分为第一导流气路和第二导流气路，所述第一导流气路的出气口连通于所述导流罩21内第一风刀气路的进气口，所述第一风刀气路的出气口面向导流罩21与导流环20之间的环形槽，所述风刀导流板25内形成有第二风刀气路，所述分流器22的第二导流气路的出气口连通于所述第二风刀气路的进气口，所述第二风刀气路的出气口面向风刀导流板25和风刀盖板27之间的缝隙。

进一步的根据本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述固定座内的气体通道分为清理气体通道和风刀气体通道，所述清理气体通道连通于清理单元的清理气体通道，所述风刀气体通道连通于所述第一传输气路；来自风刀气体通道的气体最终经第一风刀气路在导流罩21与导流环20之间形成环形风刀，经第二风刀气路在风刀导流板25和风刀盖板27之间形成直线型风刀。

本发明所述方案的主要创新技术及其技术效果至少包括：

1）本发明创新的利用分流器接收来自导流罩的气体并在自身的内部分为两路，第一路通过导流罩并充满导流罩与导流环形成的环形槽，最后由导流罩与导流环形成的上下缝隙流出，形成环形风刀，第二路通过风刀导流板并充满其内部的凹槽，最后由风刀导流板和风刀盖板形成的上下缝隙流出，形成由右向左的直线型风刀，共同保护镜片，有效延长了保护镜的使用寿命，从而延长了整个熔覆头的使用寿命。

2）本发明创新的将摄像头安装于摄像头座内，实现对熔池、焊道形貌、铺粉状态的观察，解决了环形深孔工件无法观测的问题。

3）本发明创新的将第一照明灯和第二照明灯安装于固定座内，实现了对摄像头观测区域的照明，解决了环形深孔工件熔覆前后未开激光时环境黑暗无法观测的问题。

4）本发明创新的设置了摄像头保护镜片和玻璃盖板，防止粉尘和飞溅对摄像头和照明灯与照明灯的污染损伤。

5）本发明创新的将清理支架、阀芯、阀盖形成一条完整的气体通路，气体来自固定座，依次经过清理支架、阀芯、清理支架，最后由清理支架排出，气流可清理环形工件内壁上残留的杂物，阀芯可绕自身轴线旋转调节通路的大小从而调节气体的流量，清理支架与固定座之间的气体接口为槽型，可沿固定座上下移动从而调节清理支架和固定座的相对高度；根据工艺要求调节气流量和高度，清理待熔覆表面从而提高熔覆质量。

6）本发明创新的将保护气集成连接后，一路气源分三路分别排出，满足多功能的同时不用额外增加管路。

7）本发明创新的将循环水路，送粉气路，保护气路，电路线缆全部集成于熔覆头内部，外观简洁。

8）本发明创新的使激光束被积分反射镜同时实现反射和聚焦功能，反射形成聚焦的矩形宽光斑光束，比起传统的宽光斑，本发明宽光斑结构件更少，体积更小。

9）本发明创新的设置有挡光板，激光束经过挡光板中间的孔到达工件待熔覆表面，反射光及飞溅被挡光板遮挡，提高了熔覆头的使用寿命。

附图说明

图1为本发明所述集成式宽光斑深孔激光熔覆头的整体结构示意图。

图2为图1所示集成式宽光斑深孔激光熔覆头的部分爆炸图。

图3为图1所示集成式宽光斑深孔激光熔覆头的部分爆炸图。

图4为图1所示集成式宽光斑深孔激光熔覆头的主视图。

图5为图4所示集成式宽光斑深孔激光熔覆头的A-A方向剖视图。

图6为图4所示集成式宽光斑深孔激光熔覆头的右视图。

图7为图4所示集成式宽光斑深孔激光熔覆头的后视图。

图8为图4所示集成式宽光斑深孔激光熔覆头的左视图。

图9为图8所示集成式宽光斑深孔激光熔覆头的B-B方向剖视图。

图10为图9所示集成式宽光斑深孔激光熔覆头的C区域的放大图。

图中各附图标记的含义如下：

1、连接杆；2、温度传感器；3、固定座；4、送粉头；5、粉气分离器盖；6、密封圈；7、清理支架；8、积分反射镜；9、密封圈；10、密封圈；11、积分镜座；12、螺钉；13、送粉板；14、螺钉；15、保护镜密封圈；16、保护镜片；17、保护镜抽屉；18、导流环盖板；19、螺钉；20、导流环；21、导流罩；22、分流器；23、螺钉；24、螺钉；25、风刀导流板；26、螺钉；27、风刀盖板；28、螺钉；29、挡光板；30、螺钉；31、照明灯；32、照明灯；33、螺钉；34、玻璃盖板；35、螺钉；36螺钉；37、盖板；38、摄像头保护镜片；39、摄像头；40、螺钉；41、摄像头座；42、螺钉；43、密封圈；44、密封圈；45、螺钉；46、密封圈；47、阀芯；48阀盖；49、螺钉；50、密封圈；51、进水接头；52、出水接口；53、进粉接口；54、进气接口；55、送粉腔；56、出粉口；57、导流气路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。

本发明提出一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头，如附图1-10所示，包括：连接杆1、温度传感器2、固定座3、送粉头4、粉气分离器盖5、密封圈6、清理支架7、积分反射镜8、密封圈9、密封圈10、积分镜座11、螺钉12、送粉板13、螺钉14、保护镜密封圈15、保护镜片16、保护镜抽屉17、导流环盖板18、螺钉19、导流环20、导流罩21、分流器22、螺钉23、螺钉24、风刀导流板25、螺钉26、风刀盖板27、螺钉28、挡光板29、螺钉30、照明灯31、照明灯32、螺钉33、玻璃盖板34、螺钉35、螺钉36、连接盖板37、摄像头保护镜片38、摄像头39、螺钉40、摄像头座41、螺钉42、密封圈43、密封圈44、螺钉45、密封圈46、阀芯47、阀盖48、螺钉49、密封圈50、进水接口51、出水接口52、进粉接口53、进气接口54、送粉腔55、出粉口56和气体分流口57。

所述连接杆1左端通过螺钉外接于激光器准直头上，右端通过螺钉与固定座3连接且连接杆1和固定座3之间有密封圈50实现密封连接；所述连接杆和固定座的中央设置有激光束通道；所述连接杆1和固定座3在围绕激光束通道外周都设置有相互对准的进水通道、出水通道、进粉通道和进气通道，且当连接杆与固定座连接时各通道相互接通形成整体通道，并通过密封圈实现各通道之间的密封连通，连接杆和固定座在各自的端面位置形成有对应的进水接口51、出水接口52、进粉接口53、进气接口54，用于与其他部件的相关通道连接。所述积分反射镜8、密封圈9、密封圈10、积分镜座11通过螺钉12固定为一个整体，也就是积分镜单元，所述积分镜单元通过螺钉12与固定座3连接且在两者之间设置有密封圈6实现密封连接，两者连接后积分反射镜8伸入固定座3的激光束通道内。在所述积分反射镜8和积分镜座11内均设置有水冷通道，并且固定座的进水通道和出水通道连通形成循环水冷通道。

所述导流环盖板18、导流环20、导流罩21通过螺钉24与固定座3固定在一起，同时结合附图1和附图5，螺钉24依次穿过导流罩21和导流环盖板18后固定连接于固定座3，所述导流环20设置于导流罩21和导流环盖板18之间，并在固定座3和导流环盖板18之间形成有保护镜抽屉17安装腔。保护镜密封圈15、保护镜片16装入保护镜抽屉17的上方压紧后从导流环盖板18和固定座3之间的安装腔从右侧以推拉的方式插入并用螺钉19固定。风刀导流板25通过螺钉26与导流罩21固定；风刀盖板27通过螺钉28与风刀导流板25固定；挡光板29通过螺钉30与风刀导流板25固定；照明灯31和照明灯32通过螺钉33与固定座3连接，且与送粉头4连接于固定座的同一侧，并靠近连接杆一侧。玻璃盖板34通过螺钉35与固定座3连接，如附图9所示，形成对照明灯31和照明灯32的保护。温度传感器2通过固定座3左侧预留的孔插入固定座内部。摄像头39安装于摄像头座41的安装孔内，摄像头座41通过螺钉40固定在连接杆1的下方，如附图1所示，在连接杆的激光束通道的下方设置有摄像头座安装腔，摄像头座安装于该安装腔内且摄像头39朝向固定座一侧，同时在固定座的激光束通道下方也开设有与摄像头座安装腔对应的摄像通道，如附图8所示。所述摄像头保护镜片38安装于连接盖板37上，所述连接盖板37通过螺钉36固定于连接杆1的下表面。

所述送粉头4通过螺钉42安装于固定座3的一侧，具体的与照明灯安装于同一侧，且靠近积分镜单元位置，同时结合附图3至附图5，所述的送粉头4内形成有水冷通道、送粉通道和送粉腔55，当所述送粉头安装于所述固定座上时，所述送粉头的送粉通道与固定座内的进粉通道相连通，如附图5所示，且在送粉通道与进粉通道连接处设置有密封圈43实现两通过的密封连通。所述送粉头4的送粉腔的顶端安装有所述粉气分离器盖5，具体的粉气分离器盖5通过螺纹与送粉腔的顶端开口连接。所述送粉板13通过螺钉14连接于送粉头4的底端，且在送粉板13与送粉头之间形成出粉通道，所述出粉通道的后端连通于所述送粉腔，所述出粉通道的前端形成出粉口56，所述出粉通道的延长线到达激光束焦点位置。所述送粉头内的水冷通道与固定座的进水通道和出水通道密封连接，实现进出水循环冷却送粉头。

所述清理支架7通过螺钉45固定于固定座3的另一侧，具体的所述清理支架7固定于固定座的与送粉头4相对的另一侧，也就是说所述送粉头与清理支架分别固定连接于所述固定座的两侧。所述清理支架7内形成有气流通道，气流通道的入口通过密封圈44密封连接于固定座的进气通道的端面接口，气流通道内安装有清理阀芯组件，所述清理阀芯组件包括密封圈46、阀芯47和阀盖48，所述密封圈46、阀芯47和阀盖48依次装配后通过螺钉49密封连接于清理支架7的气流通道中，如附图7所示，所述气流通道的出口形成于清理支架的底端。清理支架7的气流通道与阀芯47、阀盖48形成一条完整的气体通路，来自固定座3进气通道输出的气流经过清理支架7和阀芯47作用，实现对环形工件内壁上残留杂物的清理，阀芯可绕自身轴线旋转以调节气流通路的大小从而调节气体的流量。优选的清理支架7与固定座3之间的气体接口为槽型，可沿固定座上下移动从而调节清理支架和固定座的相对安装高度。

下面对本发明所述集成式宽光斑深孔激光熔覆头在上述组成结构基础上实现的工作原理和过程进行描述。

本发明所述集成式宽光斑深孔激光熔覆头中，安装于连接杆一端的激光器输出的激光束依次穿过连接杆1和固定座3的激光束通道后，入射到积分反射镜8上，并被积分反射镜反射后穿过保护镜密封圈15、保护镜片16、保护镜抽屉17、导流环盖板18、导流环20、导流罩21、风刀导流板25、风刀盖板27和挡光板29上的光束通道后聚焦输出至待加工的工件表面。上述各部件均形成有供激光束穿过的光束通道。这样来自激光器的圆形激光束经积分反射镜8反射并整形的矩形光束最后通过挡光板29中间的光束通孔输出待加工工件表面。

本发明所述集成式宽光斑深孔激光熔覆头中，所述连接杆1、固定座3、送粉头4、粉气分离器盖5和送粉板13依次连接后形成一条完整的气动送粉通路，来自外接送粉器的粉气混合物通过进粉接口53进入通路，到达送粉头内部之后，气体由粉气分离器盖5排出，粉末受重力下降，掉落于送粉板13，最后经送粉板13与送粉头之间的出粉通道下滑并平铺于环形工件的内壁，实现送粉输出。

本发明所述集成式宽光斑深孔激光熔覆头中，所述连接杆1、固定座3、送粉头4、积分反射镜8、积分镜座11依次连接后形成一条完整的水路通道，来自外接循环冷水机的水自进水接口51进入，依次通过连接杆1、固定座3、送粉头4、固定座3、积分镜座11、积分反射镜8、积分镜座11、固定座3、连接杆1，最后由出水接口51排出送回外接的循环冷水机，实现了循环水冷。

本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，所述进气接口54外接洁净的气源，气体依次通过连接杆1、固定座3，并在固定座3内分为两路，其中一路通往导流环盖板18，一路通往清理支架7。所述清理支架7、阀芯47、阀盖48形成一条完整的气体通路，被固定座3分出的一路气体依次经过清理支架7、阀芯47、清理支架7，最后由清理支架7排出，气流可清理环形工件内壁上残留的杂物，阀芯可绕自身轴线旋转调节通路的大小从而调节气体的流量，清理支架7与固定座3之间的气体接口为槽型，可沿固定座上下移动从而调节清理支架和固定座的相对高度。

本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，如前所述，导流环盖板18中央形成有光束通道，导流环20安装于导流环盖板18和导流罩21之间，所述固定座内的进气通道在固定座内分成两路，一路如上所述连通于清理支架7内的气体通路，另一路连通于导流环盖板18上的进气口，所述导流环盖板18内设置有第一传输气路，所述第一传输气路的进气口连通于固定座内的进气通道。所述导流罩21内设置有第二传输气路和第一风刀气路，所述第二传输气路的进气口连通于所述第一传输气路的出气口，所述分流器22内设置有导流气路57，所述导流气路57的进气口连通于所述第二传输气路的出气口。所述导流气路在分流器22内分为第一导流气路和第二导流气路，所述第一导流气路向上延伸且出气口连通于所述导流罩21内第一风刀气路的进气口，所述第一风刀气路的出气口面向导流罩21与导流环20之间的环形槽，这样来自第一风刀气路的气体由导流罩21与导流环20形成的环形槽的上下缝隙流出，形成环形风刀，如附图10所示。所述风刀导流板25内形成有第二风刀气路，所述分流器22的第二导流气路向下延伸且出气口连通于所述第二风刀气路，所述第二风刀气路的出气口面向风刀导流板25和风刀盖板27之间的缝隙，这样来自第二风刀气路的气体由风刀导流板25和风刀盖板27之间形成的上下缝隙流出，形成由右向左的直线型风刀，如附图10所示。这样本发明所述集成式宽光斑深孔激光熔覆头中来自固定座3内进气通道的气体依次通过导流环盖板18和导流罩21，最后在导流罩21右端的孔流出通往分流器22，分流器22接收来自导流罩21传输的气体后在自身的内部分为两路，并分别在导流罩21与导流环20之间和导流板25和风刀盖板27之间形成环形风刀和直线风刀。

本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头中，所述摄像头39安装于摄像头座41内，摄像头座41用螺钉固定于连接杆1前侧下方的安装腔凹槽内，摄像头保护镜片38安装于连接盖板37上并通过螺钉35固定在连接杆1的下方，摄像头39透过摄像头保护镜片38可观测到固定座3下方的工作区域，包括清理支架7的出气口、激光光束聚焦点、送粉板13的出粉口，以及外部待加工环形工件在一定范围的表面铺粉状态和激光熔覆后的表面形貌，这样通过摄像头能够实时拍摄工件的激光熔覆过程。

本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中的保护镜抽屉17以抽屉抽拉方式安装于所述固定座3和导流环盖板18之间，保护镜密封圈15和保护镜片16安装于所述保护镜抽屉17内，所述保护镜片16设置于所述保护镜密封圈15和保护镜抽屉17之间，此结构方便更换保护镜片。

本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，所述的照明灯32和照明灯31通过螺钉33安装于固定座3的下部，且照明灯32和照明灯31位于摄像头和送粉头之间，为摄像头39在未开激光时或环境黑暗时提供拍摄照明；所述玻璃盖板34通过螺钉35安装于固定座3的下部保护照明灯31和照明32处于清洁的环境。

本发明所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，所述的温度传感器2通过插入的方式安装于固定座3内部，在结构上靠近保护镜片16的位置，当保护镜片16被激光烧毁后会迅速升温，温度传感器2将温度信息反映给设备的控制系统从而起到安全保护的作用。

本发明提出了一种全新结构的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，具有突出的技术效果：所述集成式宽光斑深孔激光熔覆头中所有管路及电器、光学元器件全部包裹在冷却结构中，体积更小，不受环境中粉尘及温度的影响，可长时间运行；本发明所述集成式宽光斑深孔激光熔覆头集成了摄像头，可以再熔覆过程中随时观测铺粉质量、熔覆质量和熔池，且设有照明灯能够使熔覆前后的检验更加方便；同时安装有吹扫清理装置来实时清理待熔覆表面，防止杂质带入熔池，减少了缺陷发生的几率，解决了现有深孔激光熔覆技术的发展瓶颈问题，可熔覆更小的工件，更为重要的是重新设置了双级风刀结构，这些重新设置提高了深孔工件的适用范围、使用寿命、熔覆质量，方便操作者的观测和检验，具有广阔的推广应用前景。

以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。

Claims (10)

1.一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，包括：连接杆（1）、固定座（3）、送粉单元、清理单元、积分镜单元、保护镜单元、导流风刀单元、照明单元和摄像单元；其中所述连接杆（1）连接于所述固定座（3）的后端，所述积分镜单元安装于所述固定座的前端，所述送粉单元安装于所述固定座的一侧，所述清理单元安装于所述固定座的另一侧，所述导流风刀单元安装于所述固定座的下侧并位于所述送粉单元和清理单元之间，所述保护镜单元安装于所述固定座和导流风刀单元之间，所述照明单元安装于所述固定座上，所述摄像单元安装于所述连接杆（1）上，且所述照明单元位于所述摄像单元和送粉单元之间；所述连接杆、固定座、保护镜单元、导流风刀单元中均形成有激光束通道，熔覆激光束依次穿过连接杆和固定座的激光束通道后被积分镜单元反射后再依次透过保护镜单元和导流风刀单元的激光束通道后聚焦于待加工的工件表面；所述连接杆、固定座和送粉单元内设置有相互连通的送粉通道，所述连接杆、固定座和清理单元内设置有相互连通的清理气体通道，所述连接杆、固定座和导流风刀单元内设置有相互连通的风刀气体通道，所述连接杆、固定座、送粉单元和积分镜单元内设置有相互连通的循环冷却水通道。

2.根据权利要求1所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述连接杆（1）通过螺钉与固定座（3）连接且在连接杆（1）和固定座（3）之间设置有密封圈（50）；所述连接杆和固定座的中央设置有所述激光束通道；所述连接杆（1）和固定座（3）在围绕激光束通道的外周均设置有进水通道、出水通道、送粉通道和气体通道，且所述连接杆（1）的进水通道与所述固定座（3）的进水通道相互对准且密封连通，所述连接杆（1）的出水通道与所述固定座（3）的出水通道相互对准且密封连通，所述连接杆的送粉通道与所述固定座（3）的送粉通道相互对准且密封连通，所述连接杆（1）的气体通道与所述固定座（3）的气体通道相互对准且密封连通。

3.根据权利要求1或2所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述送粉单元包括送粉头（4）、粉气分离器盖（5）和送粉板（13），所述送粉头（4）通过螺钉安装于所述固定座的一侧，所述送粉头（4）的内部形成有循环冷却水通道、送粉通道和送粉腔（55），所述送粉通道连通于所述送粉腔（55），所述送粉腔（55）的顶端开口上安装有所述粉气分离器盖（5），所述送粉板（13）安装于所述送粉头（4）上，且在所述送粉板（13）与送粉头（4）之间形成出粉通道，所述送粉腔（55）的底端出口连通于所述出粉通道。

4.根据权利要求1-3任一项所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述清理单元包括清理支架（7）、密封圈（46）、阀芯（47）和阀盖（48），所述清理支架（7）通过螺钉安装于所述固定座的另一侧，所述清理支架（7）内形成有清理气体通道，所述密封圈（46）、阀芯（47）和阀盖（48）依次装配后通过螺钉密封连接于清理支架（7）的所述清理气体通道。

5.根据权利要求1-4任一项所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述积分镜单元包括积分反射镜（8）、密封圈、积分镜座（11）和螺钉（12），所述积分反射镜（8）安装于所述积分镜座（11）上，且在所述积分反射镜（8）和所述积分镜座（11）之间设置有密封圈，所述积分反射镜（8）和所述积分镜座（11）内设置有相互连通的循环冷却水通道，所述积分镜座（11）通过螺钉安装于所述固定座上，且在所述积分镜座（11）和固定座之间设置有密封圈，所述积分反射镜（8）伸入所述固定座的激光束通道内。

6.根据权利要求1-5任一项所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述保护镜单元包括保护镜密封圈（15）、保护镜片（16）和保护镜抽屉（17），所述固定座的下端面形成有保护镜安装槽，所述保护镜抽屉（17）以抽屉抽拉方式安装于所述保护镜安装槽内，所述保护镜密封圈（15）和保护镜片（16）安装于所述保护镜抽屉（17）内，所述保护镜片（16）设置于所述保护镜密封圈（15）和保护镜抽屉（17）之间。

7.根据权利要求1-6任一项所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述照明单元包括照明灯（31、32）、玻璃盖板（34）和螺钉，所述照明灯（31、32）通过螺钉安装于所述固定座（3）的底部，所述玻璃盖板（34）通过螺钉安装于所述固定座（3）的底部并位于所述照明灯的外侧；所述摄像单元包括摄像头（39）、摄像头座（41）、摄像头保护镜片（38）、连接盖板（37）和螺钉，所述摄像头（39）安装于所述摄像头座（41）的安装孔内，所述摄像头座（41）通过螺钉安装于连接杆（1）的底部，摄像头保护镜片（38）安装于所述连接盖板（37）上，所述连接盖板（37）通过螺钉安装于连接杆（1）的底部并位于所述摄像头座（41）的外侧。

8.根据权利要求1-7任一项所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述导流风刀单元包括：导流环盖板（18）、导流环（20）、导流罩（21）、分流器（22）、风刀导流板（25）、风刀盖板（27）和若干螺钉；所述螺钉穿过所述导流罩（21）和导流环盖板（18）后连接于所述固定座（3），所述导流环（20）设置于所述导流罩（21）和导流环盖板（18）之间，所述风刀导流板（25）通过螺钉固定连接于所述导流罩（21），所述风刀盖板（27）通过螺钉固定连接于所述风刀导流板（25），所述分流器（22）通过螺钉固定连接于所述导流罩（21）和所述风刀导流板（25）。

9.根据权利要求1-8任一项所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述导流环盖板（18）内设置有第一传输气路，所述第一传输气路的进气口连通于所述固定座内的气体通道；所述导流罩（21）内设置有第二传输气路和第一风刀气路，所述第二传输气路的进气口连通于所述第一传输气路的出气口，所述分流器（22）内设置有导流气路（57），所述导流气路（57）的进气口连通于所述第二传输气路的出气口，所述导流气路在分为第一导流气路和第二导流气路，所述第一导流气路的出气口连通于所述导流罩（21）内第一风刀气路的进气口，所述第一风刀气路的出气口面向导流罩（21）与导流环（20）之间的环形槽，所述风刀导流板（25）内形成有第二风刀气路，所述分流器（22）的第二导流气路的出气口连通于所述第二风刀气路的进气口，所述第二风刀气路的出气口面向风刀导流板（25）和风刀盖板（27）之间的缝隙。

10.根据权利要求9所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述固定座内的气体通道分为清理气体通道和风刀气体通道，所述清理气体通道连通于清理单元的清理气体通道，所述风刀气体通道连通于所述第一传输气路；来自风刀气体通道的气体最终经第一风刀气路在导流罩（21）与导流环（20）之间形成环形风刀，经第二风刀气路在风刀导流板（25）和风刀盖板（27）之间形成直线型风刀。

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