CN112410779B - 一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头及其熔覆方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头及其熔覆方法，所述激光熔覆头包括由内而外依次同轴设置的激光腔室、保护气腔室和水冷腔室；激光腔室内设有混粉腔室和飞行光路系统；混粉腔室内设有伞形隔粉器和送粉喷嘴，伞形隔粉器通过根部固定于激光熔覆头后盖中心处，激光熔覆头后盖上还设有送粉针，送粉针沿伞形隔粉器环向设置；飞行光路系统沿混粉腔室环向设置，激光腔室的出光口在送粉喷嘴外围，呈环形。本发明的激光熔覆头具有激光光斑面积大，光斑能量梯度分布可设计调节功能，能同步实现基材预热，熔覆层重熔的功能，从而达到高速激光熔覆的要求，并且相比较采用高功率激光器，还有成本更低的特点。

Description

一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头及其熔覆 方法

技术领域

本发明涉及表面工程与再制造涂层领域，尤其涉及一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头及其熔覆方法。

背景技术

激光熔覆技术因其制备的涂层与堆焊相比，具有稀释度低、适用粉末材料广等优点；与气相沉积和电镀等相比，具有结合强度高、适用材料广以及可制备厚涂层等优点；与热喷涂相比，具有涂层结合力高、与基体呈冶金结合等优点。因此，其在表面改性和修复领域的应用前景非常广泛。但是因为我国高功率激光器技术的限制，激光熔覆的加工速度不高，所以无法适用于大面积表面快速处理和修复工程项目，在很大程度上限制了该技术大范围推广应用。虽然国外激光器龙头企业，如美国的Coherent、IPG、Nlight，德国的Trumpf、DILAS目前已经研制出高功率激光器，但是存在造价昂贵、维护费用高、质量还不稳定、无法长时间工作的缺点，仍然无法适用于大面积表面快速处理和修复工程项目。另外，在送粉方式方面，预置式送粉虽然粉末利用率高，但是存在工序繁琐、花费时间多、影响熔覆层质量的因素多、难以控制的问题，并且也不符合行业智能化、自动化等的发展趋势，所以预置式送粉方式在高速激光熔覆工艺中并不适用；同步式送粉不管是旁轴送粉还是同轴送粉都涉及粉末汇聚和粉末利用率的问题，粉末汇聚必然会影响粉末流的均匀性，从而降低熔覆层的均匀性；并且粉末流出了熔覆头，呈发散状，难以控制，又因为粉末流在激光束的外围并且与基体表面倾斜，所以粉末会有很大一部分飞逸到空气中，从而造成粉末利用率低的问题。

近年来对于大面积表面激光高速熔覆的需求日益强烈，市场迫切需要成本低、效率高、质量好的激光熔覆装备和工艺。为了满足高速激光熔覆的要求，需要能够同时提高激光光斑能量、改善激光光斑大小、提高粉末利用率、提高熔覆层质量的装置和工艺，而这方面还处于空缺状态。

发明内容

本发明是为了解决激光光斑在高速移动时，熔融粉末所需能量不够、送粉方式粉末利用率低、以及传统激光光斑面积小熔覆效率低的问题，提供了一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头及其熔覆方法。该激光熔覆头具有激光光斑面积大，光斑能量梯度分布可设计调节功能，能同步实现基材预热，熔覆层重熔的功能，从而达到高速激光熔覆的要求，并且相比较采用高功率激光器，还有成本更低的特点。

本发明采用以下技术方案实现：

一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头，所述的激光熔覆头包括由内而外依次同轴设置的激光腔室、保护气腔室和水冷腔室；所述的激光腔室与保护气腔室之间设有激光室外套，所述的保护气腔室和水冷腔室之间设有保护气外套，所述的水冷腔室外设有水冷套；

所述的激光腔室内设有混粉腔室和飞行光路系统；所述的混粉腔室内设有伞形隔粉器和送粉喷嘴，所述的伞形隔粉器通过根部固定于激光熔覆头后盖中心处，激光熔覆头后盖上还设有送粉针；所述的送粉针沿伞形隔粉器环向设置；所述的送粉喷嘴设于混粉腔室下端、其另一端与激光熔覆头的头部固定连接，混匀之后的粉从混粉腔室进入送粉喷嘴，最后到达基体；所述的送粉喷嘴位于激光熔覆头的头部中心处；所述的飞行光路系统沿混粉腔室环向设置，激光腔室的出光口在送粉喷嘴外围，呈环形；所述的飞行光路系统包括传输光纤、激光准直器、45度平面反射镜和离轴抛物面镜，所述的离轴抛物面镜通过抛物面镜固定装置固定于微型滑轨上，所述的微型滑轨固定于激光熔覆头后盖上；

所述的保护气腔室的进气口、水冷腔室的进水口和出水口均设于激光熔覆头后盖上；所述的保护气腔室的出气口在出光口外围，呈环形。

上述技术方案中，进一步地，所述的熔覆头后盖中心处设有送粉针固定板，所述的伞形隔粉器和送粉针通过送粉针固定板与激光熔覆头后盖固定连接。所述的送粉针固定板通过螺纹连接在激光熔覆头的后盖上，并采用橡胶密封圈密封，多个送粉针位置应相对于激光熔覆头轴心对称均匀分布。

进一步地，所述的混粉腔室自上而下分为第一混粉腔室和第二混粉腔室，第一混粉腔室位于伞形隔粉器上方，第二混粉腔室位于伞形隔粉器下方；所述的伞形隔粉器边缘与混粉腔室内壁之间形成一个环形通道，粉从第一混粉腔室进入到第二混粉腔室会经过该环形通道；所述的第二混粉腔室的截面为菱形，粉在第二混粉腔室会更加均匀充分的混合，以轴心对称的方式被均匀的送出送粉喷嘴，到达基体。

更进一步地，所述的伞形隔粉器中心高，边缘低，且其表面光滑，可更好的利用重力将粉从第一混粉腔室送到第二混粉腔室，比网状的送粉隔板，残留更低，送粉更顺畅。

更进一步地，伞形隔粉器上部通过轴连接一个电机，可通过电机控制伞形隔粉器转动，伞形隔粉器转动可以起到搅拌粉末的作用，让混粉腔室里的粉末混合的更加均匀充分。

进一步地，所述的送粉喷嘴外表面还设有电加热垫，可加热到50～150摄氏度，用于使粉末充分干燥、预热和膨胀。所述的送粉喷嘴根部外圆柱面有螺纹，通过该螺纹将送粉喷嘴与激光熔覆头固定连接。

进一步地，所述的微型滑轨的作用是小范围、高精度的调整离轴抛物面镜的位置，从而改变激光光斑的位置，设计整体合成激光光斑的能量分布。微型滑轨可根据工艺要求，采用一维运动滑轨、二维运动滑轨或者三维运动滑轨配置，二维运动滑轨对于平面上激光合成光斑的调整方案比一维运动滑轨更丰富，三维运动滑轨能通过高低调节离轴抛物面镜，达到改变激光束焦点的功能，从而更适合应用在曲面激光熔覆场景。

进一步地，所述激光腔室的上部为圆柱形、下部为锥形；所述保护气腔室和水冷腔室形状类似，上部为圆环形腔室，下部分锥环形腔室。所述的进气口接入惰性保护气体如氩气、氮气等，并通过螺纹连接在激光熔覆头后盖上，进气口的另一端通入保护气腔室。出气口在激光腔室出光口外围，呈环形，较宽的出口能更好的使激光熔覆区域被保护气全包围。所述的保护气外套通过内螺纹连接在激光室外套的外螺纹上，并通过橡胶密封圈密封。所述的水冷套通过螺纹连接在保护气外套上，并用橡胶密封圈密封。所述的水冷腔室将整个激光熔覆头包围，起到充分冷却整个激光熔覆头的作用。

进一步地，所述的传输光纤是常用的适配激光波长的传输激光光纤；所述的激光准直器采用适配激光波长的常用的准直器。所述的45度平面反射镜可采用硅基材镀金或者镀银的高反射率反射镜，能适应高功率激光使用。所述的离轴抛物面镜，具有将平行激光反射聚焦的作用，可根据激光熔覆头结构和光斑工艺要求需要选择30°、45°、60°、90°等离轴角的型号。所述离轴抛物面镜反射面需采用对相应波长激光的高反射率镀膜，常见的有镀铝、镀银、镀金膜。

上述的超高速激光熔覆头的飞行光路系统可以在激光熔覆头内部的激光腔室内设置多个，例如万瓦级功率激光器发出的光斑能量，可通过多个千瓦级的激光器发出的激光合成，达到所需光斑能量要求。另外，激光光斑还可以设计的更大，加快激光熔覆的效率；激光光斑内能量分布可设计成不同能量梯度和区域，能量最高的光斑区域，即激光束搭接数量最大的中心区域，用于激光熔覆工艺；在激光熔覆头中心即将到达的位置，可利用大光斑的边缘区域或者单独的一束激光光斑进行基材预热工艺，充分释放基材内部应力；在激光熔覆头中心走过的位置，同样可利用合成大光斑的边缘区域或者单独的一束或者多束激光光斑进行熔覆层重熔工艺过程，进一步优化熔覆涂层的性能。这样将基材预热、激光熔覆、激光重熔三种工艺集成到一个大合成光斑完成，可大大加快激光熔覆的效率。

所述的送粉针采用市面上常见的激光熔覆用送粉器的送粉针，与激光熔覆头后盖上的送粉针固定板螺纹连接，采用常见橡胶密封圈密封，多根送粉针通过惰性气体为载体，将粉送入激光熔覆头的混粉腔室。

上述系统设计送粉量可承受超高速激光熔覆所需的均匀的大容量的送粉。

本发明还提供一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆方法，采用上述的激光熔覆头实现，具体步骤如下：

1.用于合成所需的超大激光光斑的单束激光选用能量均匀分布的光斑，光斑形状可以是矩形光斑或者圆形光斑；

2.根据基材材料的物理和化学性质，选择合适的预热光斑面积和能量密度，通过控制微型滑轨调整离轴抛物面镜的位置，从而改变光斑的位置，预热区域可在激光熔覆头移动方向的前方或者步进方向的前方；

3.根据基体熔覆层的粉末性质，设计合理的激光光斑中心能量，通过控制微型滑轨调整离轴抛物面镜的位置，从而让多束激光光斑聚集在激光熔覆头的轴心线上，轴心区域所需的超大激光能量可控，利用中心光斑进行激光熔覆工艺；

4.根据激光重熔工艺要求，在激光熔覆头移动方向的后方或者步进方向的后方，设计激光重熔光斑的能量，同样通过控制微型滑轨调整离轴抛物面镜的位置，使得多束激光聚集在激光重熔的位置上。

5.通过调整多个送粉针的送粉量，控制整个激光熔覆工艺所需的超大送粉量。

6.利用上述激光熔覆头发出的超级激光重熔光斑，根据零件的形状，设计合理的行走路径，常用的有弓形路径，回形路径等，之后可通过机械手臂编程行走路径。

7.先打开电加热垫，让混粉腔室里温度升到指定温度，再打开激光器、送粉针和伞形隔粉器电机，同时机械手臂控制激光熔覆头按行走路径快速移动，移动中实时完成基材预热、激光熔覆和激光重熔工艺，大大提高了激光熔覆的效率和速度，达到超高速激光熔覆涂层制备工作的要求。

本发明的有益效果在于：

本发明通过传输光纤、激光准直器、45度平面反射镜和离轴抛物面镜组成的飞行光路系统，能够将多个激光器发出的激光束汇聚到轴心，并且能够通过调整离轴抛物面镜的位置，调整合成的大激光光斑的大小、形状和能量分布。解决了超高速激光熔覆所需的激光能量不足的问题，同时无需价格昂贵、质量不稳定的万瓦级别的高功率激光器。

轴心送粉方式进一步解决了粉末汇聚造成的粉末流不均匀的问题，通过多个均匀分布的送粉针和两级混粉腔室，以及伞形隔粉器的搅拌作用，使得在满足超高速激光熔覆过程中所需的超大送粉量的同时，粉末流还能保持均匀性。

送粉喷嘴外表面还带有电热垫，能让粉末到达激光光斑前，得到充分的干燥、预热和膨胀。

超大激光光斑可大大提高激光熔覆的效率，使其能达到超高速激光熔覆的要求。并且能通过设计合成光斑的能量梯度分布，使得该合成激光光斑能同时进行基材预热、激光熔覆和激光重熔工艺，提高整个激光熔覆制备涂层的效率和质量。

附图说明

图1一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头剖面结构示意图；

图2.一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头俯视图；

图3方形激光光斑合成大光斑设计示意图；a.行进方向和步进方向都设有激光预热区和重熔区光斑；b.行进方向设激光预热区和重熔区光斑；c.步进方向设激光预热区和重熔区光斑；图4圆形激光光斑合成大光斑设计示意图；a.圆心对称行进方向和步进方向都设有激光预热区和重熔区光斑；b行进方向设激光预热区和重熔区光斑。

图1中：1、传输光纤；2、激光准直器；3、45度反射镜；4、抛物面镜固定装置；5、离轴抛物面镜；6、微型滑轨；7、进气口；8、进水口；9、激光室外套；10、保护气腔室；11、保护气外套；12、水冷腔室；13、水冷套；14、送粉针；15、伞形隔粉器；16、送粉针固定板；17、混粉腔室；18、送粉喷嘴；19、基体熔覆层；20、激光熔覆头后盖；21、出水口；22、电加热垫。

图3a中：111步进方向重熔光斑区；121行进方向重熔光斑区；131熔覆光斑区；141行进方向预热光斑区；151步进方向预热光斑区；

图3b中：112行进方向预热光斑区；122熔覆光斑区；132行进方向重熔光斑区。

图3c中：113行进方向预热光斑区；123熔覆光斑区；133行进方向重熔光斑区。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步地详细解释。

图1展示了一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头的剖面结构示意图；图2展示了一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头俯视图；图3展示了三种方形激光光斑合成大光斑设计示意图；图4展示了两种圆形激光光斑合成大光斑设计示意图。

本发明实施例的一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头结构主要包括：传输光纤1、激光准直器2、45度反射镜3、抛物面镜固定装置4、离轴抛物面镜5、微型滑轨6、进气口7、进水口8、激光室外套9、保护气腔室10、保护气外套11、水冷腔室12、水冷套13、送粉针14、伞形隔粉器15、送粉针固定板16、混粉腔室17、送粉喷嘴18、基体熔覆层19、激光熔覆头后盖20、出水口21、电加热垫22。

所述的传输光纤1是常用的适配激光波长的传输激光光纤；激光准直器2采用适配激光波长的常用的准直器。例如采用金属吸收率高的波长1064nm和1080nm的激光，传输光纤可采用高功率掺镱双包层光纤，准直器可采用波长1064nm和1080nm特定波长高功率光纤准直器。

所述的45度平面反射镜3，可采用硅基材镀金或者镀银的高反射率反射镜，能适应高功率激光使用。

抛物面镜固定装置4固定在微型滑轨6上，离轴抛物面镜5通过螺钉固定在抛物面镜固定装置4上，也可通过螺栓固定，作用是连接离轴抛物面镜5与微型滑轨6。微型滑轨6固定于激光熔覆头后盖20上。

所述的离轴抛物面镜5具有将平行激光反射聚焦的作用，可根据激光熔覆头结构和光斑工艺要求需要选择30°、45°、60°、90°等离轴角的型号。

进一步的，离轴抛物面镜5的反射面需采用对相应波长激光的高反射率镀膜，常见的有镀铝、镀银、镀金膜。

所述的微型滑轨6的作用是小范围、高精度的调整离轴抛物面镜5的位置，从而改变激光光斑的位置，进而设计整体合成激光光斑的能量分布。

进一步的，微型滑轨6可根据工艺要求，例如零件加工面是规则平面，可采用简单的一维运动滑轨，通过微型滑轨6的移动，调整各个光斑在径向的位置，从而能发出能量梯度分布的合成大激光光斑。

所述的送粉针14采用市面上常见的激光熔覆用送粉器的送粉针，与激光熔覆头后盖20上的送粉针固定板16螺纹连接，采用常见橡胶密封圈密封，多根送粉针通过惰性气体为载体，将粉送入激光熔覆头的混粉腔室17，送粉量可达到常规激光熔覆送粉量的多倍。

所述的混粉腔室17内设有伞形隔粉器15和送粉喷嘴18，混粉腔室17分为两个小的混粉腔室，第一混粉腔室在伞形隔粉器15的上面，第二混粉腔室在伞形隔粉器15的下面；粉从第一混粉腔室进入到第二混粉腔室会经过一个窄的环形的通道，该环形通道由伞形隔粉器15的边缘与混粉腔室17内壁的间隙构成；粉在第二混粉腔室会更加均匀充分的混合，并以轴心对称的方式被均匀的送出送粉喷嘴18，到达基体。

所述的伞形隔粉器15的根部可通过螺钉固定在送粉针固定板上16，表面打磨光滑；中心高，边缘低，可更好的利用重力将粉从第一混粉腔室送到第二混粉腔室，比网状的送粉隔板，残留更低，送粉更顺畅。

伞形隔粉器15上部通过轴连接一个电机，可通过电机控制伞形隔粉器15转动，伞形隔粉器15转动可以起到搅拌粉末的作用，让混粉腔室17里的粉末混合的更加均匀充分。

所述的送粉针固定板16通过螺纹连接在激光熔覆头后盖20上，采用橡胶密封圈密封，多个送粉针14位置应相对于激光熔覆头轴心对称均匀分布。

所述的送粉喷嘴18根部外圆柱面有螺纹，通过该螺纹将送粉喷嘴18与激光熔覆头固定连接。送粉喷嘴18外表面贴附有电加热垫22，可加热到50～150摄氏度，让混粉腔室17里的粉末充分干燥、预热和膨胀。

所述的保护气外套11通过内螺纹连接在激光外套9的外螺纹上，并通过橡胶密封圈密封。保护气腔室10的上部分为圆环形腔室，下部分为锥环形腔室。所述的进气口7接入惰性保护气体如氩气、氮气等；并通过螺纹连接在激光熔覆头后盖20上，进气口7的另一端通入保护气腔室10，出气口在激光腔室出光口外围，呈环形，较宽的出气口能更好的使激光熔覆区域被保护气包围。

所述的水冷套13通过螺纹连接在保护气外套11上，并用橡胶密封圈密封，在激光熔覆头后盖20上开有一个进水口8、一个出水口21；所述的水冷腔室12上部分为圆环形腔室，下部分锥环形腔室，将整个激光熔覆头包围，起到充分冷却整个激光熔覆头的作用。

一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆方法，采用上述的激光熔覆头实现，参考图3和图4。具体步骤如下：

1.用于合成超大激光光斑的单束激光选用能量均匀分布的激光光斑，光斑形状可以是矩形光斑、圆形光斑等，为了达到超高速激光熔覆要求，激光熔覆光斑能量可达10千瓦，如选用最大功率2千瓦的激光器，那激光熔覆光斑需要6束激光光斑来合成。

2.根据基材材料的物理和化学性质，例如基材为常用不锈钢0Cr13Ni5Mo，选择合适的预热光斑面积和能量密度，通过控制微型滑轨6调整离轴抛物面镜5的位置，从而改变光斑的位置，预热区域可在激光熔覆头移动方向的前方或者步进方向的前方，参考图3a中的区域141和区域151，图3b中的112，图3c中的113，由一束或者多束激光光斑的一部分组成，激光功率可到0.5～5千瓦。

3.根据基体熔覆层的粉末性质，例如采用铁基陶瓷复合材料，设计合理的激光光斑中心能量，通过控制微型滑轨6调整离轴抛物面镜5的位置，从而让多束激光光斑聚集在激光熔覆头的轴心线上，参考图3a中区域131，图3b中区域122，图3c中区域123；轴心区域所需的超大激光能量可控，如采用6束激光光斑合成10千瓦的激光熔覆光斑，来进行激光熔覆工艺。

4.根据激光重熔工艺要求，在激光熔覆头移动方向的后方或者步进方向的后方，设计激光重熔光斑的能量，同样通过控制微型滑轨6调整离轴抛物面镜5的位置，使得多束激光聚集在激光重熔的位置上，参考图3a中区域111和区域121，图3b中区域132，图3c中区域133，如采用4束激光光斑合成6千瓦的激光重熔激光光斑。

5.通过调整多个送粉针14的送粉量，控制整个激光熔覆工艺所需的超大送粉量，一次激光熔覆过程能达到基体熔覆层19的厚度为0.2mm-1mm时，速度能达到1-3m²/h。

6.利用上述激光熔覆头发出的超级激光重熔光斑，根据零件的形状，设计合理的行走路径，常用的有弓形路径，回形路径等，之后可通过机械手臂编程行走路径。

7.先打开电加热垫22，让混粉腔室17里温度升到指定温度，再打开激光器、送粉针和伞形隔粉器电机，同时机械手臂控制激光熔覆头按行走路径快速移动，移动中实时完成基材预热、激光熔覆和激光重熔工艺，大大提高了激光熔覆的效率和速度，达到超高速激光熔覆涂层制备工作的要求。

参考图4，如每束光斑采用圆形光斑，重复以上步骤，可完成实时圆形光斑的激光基材预热、激光熔覆和激光重熔工艺。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头，其特征在于，所述的激光熔覆头包括由内而外依次同轴设置的激光腔室、保护气腔室和水冷腔室；所述的激光腔室与保护气腔室之间设有激光室外套，所述的保护气腔室和水冷腔室之间设有保护气外套，所述的水冷腔室外设有水冷套；

所述的激光腔室内设有混粉腔室和飞行光路系统；所述的混粉腔室内设有伞形隔粉器和送粉喷嘴，所述的伞形隔粉器通过根部固定于激光熔覆头后盖中心处，激光熔覆头后盖上还设有送粉针；所述的送粉针沿伞形隔粉器环向设置；所述的送粉喷嘴设于混粉腔室下端、其另一端与激光熔覆头的头部固定连接，混匀之后的粉从混粉腔室进入送粉喷嘴，最后到达基体；所述的送粉喷嘴位于激光熔覆头的头部中心处；所述的飞行光路系统沿混粉腔室环向设置，所述激光腔室的出光口在送粉喷嘴外围，呈环形；所述的飞行光路系统包括传输光纤、激光准直器、45度平面反射镜和离轴抛物面镜，所述的离轴抛物面镜通过抛物面镜固定装置固定于微型滑轨上，所述的微型滑轨固定于激光熔覆头后盖上；

所述的保护气腔室的进气口、水冷腔室的进水口和出水口均设于激光熔覆头后盖上；所述的保护气腔室的出气口在出光口外围，呈环形。

2.根据权利要求1所述的一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头，其特征在于，所述的激光熔覆头后盖中心处设有送粉针固定板，所述的伞形隔粉器和送粉针通过送粉针固定板与激光熔覆头后盖固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头，其特征在于，所述的混粉腔室自上而下分为第一混粉腔室和第二混粉腔室，第一混粉腔室位于伞形隔粉器上方，第二混粉腔室位于伞形隔粉器下方；所述的伞形隔粉器边缘与混粉腔室内壁之间形成一个环形通道，所述的第二混粉腔室的截面为菱形。

4.根据权利要求3所述的一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头，其特征在于，所述伞形隔粉器中心高，边缘低，便于粉通过重力作用从第一混粉腔室进入第二混粉腔室。

5.根据权利要求3所述的一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头，其特征在于，所述的伞形隔粉器上部通过轴连接有电机。

6.根据权利要求1所述的一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头，其特征在于，所述的送粉喷嘴外表面还设有电加热垫，可加热到50～150摄氏度，用于使粉末充分干燥、预热和膨胀。

7.根据权利要求1所述的一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头，其特征在于，所述的微型滑轨采用一维运动滑轨、二维运动滑轨或者三维运动滑轨配置。

8.根据权利要求1所述的一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头，其特征在于，所述激光腔室的上部为圆柱形、下部为锥形；所述保护气腔室和水冷腔室形状类似，上部为环形、下部 为锥环形。

9.根据权利要求1所述的一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆头，其特征在于，所述的45度平面反射镜采用硅基材镀金或者镀银的高反射率反射镜，所述的离轴抛物面镜的反射面采用镀铝、镀银或镀金膜。

10.一种同轴多束激光合成轴心送粉超高速激光熔覆方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的激光熔覆头实现，具体步骤如下：

1).用于合成所需激光光斑的单束激光选用能量均匀分布的光斑，光斑形状为矩形光斑或者圆形光斑；

2).根据基材材料的物理和化学性质，选择合适的预热光斑面积和能量密度，通过控制微型滑轨调整离轴抛物面镜的位置，从而改变光斑的位置，预热区域在激光熔覆头移动方向的前方或者步进方向的前方；

3).根据基体熔覆层的粉末性质，设计合理的激光光斑中心能量，通过控制微型滑轨调整离轴抛物面镜的位置，从而让多束激光光斑聚集在激光熔覆头的轴心线上，轴心区域所需的激光能量可控，利用中心光斑进行激光熔覆工艺；

4).根据激光重熔工艺要求，在激光熔覆头移动方向的后方或者步进方向的后方，设计激光重熔光斑的能量，同样通过控制微型滑轨调整离轴抛物面镜的位置，使得多束激光聚集在激光重熔的位置上；

5).通过调整多个送粉针的送粉量，控制整个激光熔覆工艺所需的送粉量；

6).利用上述激光熔覆头发出的激光重熔光斑，根据零件的形状，设计合理的行走路径，之后通过机械手臂编程行走路径；

7).先打开电加热垫，让混粉腔室里温度升到指定温度，再打开激光器、送粉器和伞形隔粉器电机，同时机械手臂控制激光熔覆头按行走路径移动，移动中实时完成基材预热、激光熔覆和激光重熔工艺。

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