CN114807828B - 汽轮机叶片激光氮化装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光气体合金化技术领域，特别是涉及一种汽轮机叶片激光氮化装置及加工方法。该汽轮机叶片激光氮化装置包括激光头、积分镜片、基座、连通管道、固定箱和加工箱；加工箱安装在基座上且与基座之间形成容纳空间；固定箱安装在基座上且与基座之间形成加工空间，激光头发出的激光束经过所述积分镜片转化为光强度分布均匀的激光束，光强度分布均匀的激光束经过所述开口透射到加工空间中并在所述待加工区域的初始加工点上聚焦为矩形光斑；矩形光斑将待加工区域的表面钛合金层熔化并形成熔池，熔池中的钛元素与加工空间中的氮气反应并在待加工区域形成氮化钛层。本发明中，矩形光斑降低了待加工叶片因受热不均匀而导致的热应力集中的现象。

Description

汽轮机叶片激光氮化装置及加工方法

技术领域

本发明属于激光气体合金化技术领域，特别是涉及一种汽轮机叶片激光氮化装置及加工方法。

背景技术

汽轮机是目前我国电力工业应用最广泛的动力设备，其代表我国制造业水平的标志性产品，叶片是汽轮机的核心部件之一。叶片末端安装在汽轮机的进气端，其处于低压工作段，且叶片末端受湿蒸汽腐蚀和冲击的影响，以及受到最大离心力和应力，使得叶片末端容易发生水蚀和疲劳断裂，进而导致汽轮机发生强烈的振动。采用抗腐蚀性好、比强度高以及中温性能好的钛合金代替不锈钢制造叶片的尾部，是国内汽轮机叶片制造的趋势。

激光表面处理技术作为一种新型的局部处理方法，可以对汽轮机叶片的末端进行激光熔化，并制备金属间化合物氮化钛。但是，现有技术中激光在汽轮机叶片上制备氮化钛层，该氮化钛层容易产生极大的热应力，并产生裂纹，从而降低了汽轮机叶片的质量。

发明内容

本发明解决了现有激光在汽轮机叶片上制备的氮化钛层易产生极大的热应力裂纹等技术问题，提供了一种汽轮机叶片激光氮化装置及加工方法。

鉴于以上问题，本发明实施例提供的一种汽轮机叶片激光氮化装置，包括激光头、积分镜片、基座、连通管道、固定箱以及加工箱；所述加工箱安装在所述基座上且与所述基座之间形成容纳空间；所述固定箱安装在所述基座上且与所述基座之间形成加工空间；所述基座包括位于所述加工空间中的第一安装部以及位于所述容纳空间中的第二安装部；

所述加工箱上还设有连通孔以及连通所述加工空间的开口；所述连通管道和所述连通孔均连通在所述容纳空间和所述加工空间之间；所述加工空间、所述连通孔、所述容纳空间、所述连通管构成充满可循环使用的氮气的氮气循环回路；

所述积分镜片密封安装在所述开口中；待加工叶片的待加工区域安装在所述第一安装部上，所述待加工叶片远离所述待加工区域的一端穿过所述连通孔安装在所述第二安装部上；

所述激光头内的激光束经过所述积分镜片转化为光强度分布均匀的激光束，光强度分布均匀的激光束经过所述开口透射到加工空间中并在所述待加工区域的初始加工点上聚焦为矩形光斑；

矩形光斑将待加工区域的表面钛合金层熔化并形成熔池，所述熔池中钛元素与所述加工空间中的氮气反应并在所述待加工区域形成氮化钛层。

可选地，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于检测所述加工空间中氧含量的氧分析仪，所述氧分析仪安装在所述加工空间的内壁上。

可选地，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括密封件，所述加工箱和/或所述固定箱通过所述密封件安装在所述基座上。

可选地，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括安装在所述连通管道上的滤芯；自所述加工空间进入容纳空间中的氮气，通过所述滤芯过滤氮气中的杂质之后，重新沿所述连通管道进入所述加工空间中。

可选地，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于调节所述连通管道内氮气压力的调压阀，所述调压阀安装在所述连通管道上。

可选地，所述积分镜片为无氧铜积分镜片。

可选地，待加工叶片上矩形光束的长度为10mm，宽度为2mm。

本发明另一实施例还提供了上述汽轮机叶片激光氮化装置的加工方法，包括：

获取待加工区域的加工面积，根据所述加工面积设置加工路径；

检测所述加工空间中氧含量是否小于预设氧含量值；

在所述加工空间中氧含量小于预设氧含量值时，控制所述激光头内的激光束经过所述积分镜片转化为光强度分布均匀的激光束，光强度分布均匀的激光束经过所述开口透射到加工空间中并在所述待加工区域的初始加工点上聚焦为矩形光斑；

矩形光斑将所述初始加工点的表面钛合金层熔化并形成熔池，所述熔池中钛元素与所述加工空间中的氮气反应并在所述初始加工点形成氮化钛层；

控制所述激光头自所述初始加工点根据所述加工路径移动，以在所述待加工区域中形成所述加工面积的氮化钛层。

可选地，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于检测所述加工空间中氧含量的氧分析仪，所述氧分析仪安装在所述加工空间的内壁上；

所述检测所述加工空间中氧含量是否小于预设氧含量值，包括：

通过所述氧分析仪获取所述加工空间中氧含量，并检测所述加工空间中氧含量是否小于预设氧含量值

所述检测所述加工空间中氧含量是否小于预设氧含量值之后，还包括：

在所述加工空间中氧含量大于或等于预设氧含量值时，导出所述加工空间和所述容纳空间中大于或等于预设氧含量值的氮气，并重新导入氧含量小于预设氧含量值的氮气。

可选地，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于调节所述连通管道内氮气压力的调压阀，所述调压阀安装在所述连通管道上；

所述控制激光头发出的圆柱形激光束自所述开口处射入之后，包括：

实时检测所述加工空间中的氮气的压力值；

当所述加工空间中的氮气压力值小于预设压力值时，通过所述调压阀调高所述连通管道中氮气的压力，令调高压力之后的氮气流回所述加工空间中，直至将所述加工空间中的氮气的压力升高至所述预设压力值之后，停止通过所述调压阀调节所述连通管道中氮气的压力。

本发明中，所述激光头内的激光束经过所述积分镜片转化为光强度分布均匀的激光束，光强度分布均匀的激光束经过所述开口透射到加工空间中并在所述待加工区域的初始加工点上聚焦为矩形光斑，矩形光斑将待加工区域的表面钛合金层熔化并形成熔池，所述熔池中钛元素与所述加工空间中的氮气反应并在所述待加工区域形成氮化钛层。本发明中，所述矩形光斑的激光强度分布均匀，从而待加工叶片上的待加工区域受热均匀，避免了待加工叶片因受热不均匀而导致的热应力集中的现象，降低了该待加工叶片出现裂纹的概率；并且，所述待加工叶片上制得的氮化钛层强度和硬度分布均匀，提高了待加工叶片的加工质量。另外，由于所述待加工叶片为汽轮机的叶片，且长度比较长；本发明中，待加工叶片的待加工区域（比如汽轮机叶片的末端）安装在位于所述加工空间的所述第一安装部上，所述待加工叶片远离所述待加工区域的一端穿过所述连通孔安装在位于所述容纳空间的第二安装部上，从而提高了该汽轮机叶片激光氮化装置紧凑性，减小了所述加工空间的体积，避免了因所述加工空间的体积过大，而导致的待加工叶片不能充分接触氮气的问题，进一步提高了待加工叶片上的氮化钛层的加工质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一实施例提供的汽轮机叶片激光氮化装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的汽轮机叶片激光氮化装置的方法的流程图。

说明书中的附图标记如下：

1、激光头；2、积分镜片；3、基座；4、连通管道；5、固定箱；51、容纳空间；6、加工箱；61、加工空间；62、连通孔；7、氧分析仪；8、定位座；9、密封件；10、滤芯；101、待加工叶片。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。

如图1所示，本发明一实施例提供了一种汽轮机叶片激光氮化装置，包括激光头1、积分镜片2、基座3、连通管道4、固定箱5以及加工箱6；所述加工箱6安装（通过螺钉连接、焊接等方式安装）在所述基座3上且与所述基座3之间形成容纳空间51；所述固定箱5安装（通过螺钉连接、焊接等方式安装）在所述基座3上且与所述基座3之间形成加工空间61；所述基座3包括位于所述加工空间61中的第一安装部以及位于所述容纳空间51中的第二安装部。

所述加工箱6上还设有连通孔62以及连通所述加工空间61的开口；所述连通管道4和所述连通孔62均连通在所述容纳空间51和所述加工空间61之间；所述加工空间61、所述连通孔62、所述容纳空间51、所述连通管道4构成充满可循环使用的氮气的氮气循环回路；可以理解地，所述加工箱6所述固定箱5均为密封型结构，且内部的氮气。进一步地，该汽轮机叶片激光氮化装置还可以包括用于向所述氮气循环回路中充入氮气的氮气泵，所述氮气泵用于保证所述氮气循环回路中的氮气循环运动，还可以保证所述加工空间61中的氮气的含量和压力维持在正常范围内。

所述积分镜片2密封安装在所述开口中；待加工叶片101的待加工区域安装在所述第一安装部上，所述待加工叶片101远离所述待加工区域的一端穿过所述连通孔62安装在所述第二安装部上；可以理解地，所述开口设置在所述加工箱6的顶部，所述连通孔62设置在所述加工箱6的侧壁上；作为优选，所述积分镜片2为无氧铜积分镜片2，该无氧铜积分镜片2不会与加工空间61中的氮气反应，提高了所述加工空间61中氮气的纯度，从而提高了待加工叶片101的加工质量。

所述激光头1内的激光束经过所述积分镜片2转化为光强度分布均匀的激光束，光强度分布均匀的激光束经过所述开口透射到所述加工空间61中并在所述待加工区域的初始加工点上聚焦为矩形光斑；具体地，所述激光头1包含准直镜片，通过所述准直镜片的准直作用，使得所述激光头1发出的激光为平行分布的激光束；所述积分镜片2为矩形结构，圆柱形激光束通过所述积分镜反射后形成光强度分布均匀的激光束。

矩形光斑将待加工区域的表面钛合金层熔化并形成熔池，所述熔池中析出的钛元素与所述加工空间61中的氮气反应并在所述待加工区域形成氮化钛层。具体地，矩形光斑可以将所述待加工叶片101上的待加工区域表面不耐磨的钛合金熔化掉，并析出出其中的钛，析出的钛将于所述加工空间61中的氮气反应，生成耐磨的氮化钛；另外，移动所述激光头1，即可在待加工叶片101上的待加工区域制得所需的氮化钛层。

作为优选，所述连通管道4的一端连通在所述安装箱的上端，所述连通管的另一项连通在所述加工箱6的上端，由于待加工叶片101安装至所述加工空间61的底部，在矩形光斑在待加工叶片101上加工氮化钛层的过程中，将会消耗所述加工空间61底部的氮气，从而所述加工空间61中的氮气将自向向下流动，流动的氮气从所述连通孔62流入所述容纳空间51中，所述容纳空间51中的氮气由于其自身的浮力作用自动的通过所述连通管道4流回至所述加工空间61中。本发明中，无需设置泵送装置，即可保证所述氮气循环回路中的氮气自动的循环流动，从而调高了该汽轮机叶片激光氮化装置的紧凑性，降低了其制造成本。

本发明中，所述激光头1内的激光束经过所述积分镜片2转化为光强度分布均匀的激光束，光强度分布均匀的激光束经过所述开口透射到所述加工空间61中并在所述待加工区域的初始加工点上聚焦为矩形光斑，矩形光斑将待加工区域的表面钛合金层熔化并形成熔池，所述熔池中析出的钛与所述加工空间61中的氮气反应并在所述待加工区域形成氮化钛层。本发明中，所述矩形光斑的激光强度分布均匀，从而待加工叶片101上的待加工区域受热均匀，避免了待加工叶片101因受热不均匀而导致的热应力集中的现象，降低了该待加工叶片101出现裂纹的概率；并且，所述待加工叶片101上制得的氮化钛层强度和硬度分布均匀，提高了待加工叶片101的加工质量。另外，由于所述待加工叶片101为汽轮机的叶片，且长度比较长；本发明中，待加工叶片101的待加工区域安装在位于所述加工空间61的所述第一安装部上，所述待加工叶片101远离所述待加工区域的一端穿过所述连通孔62安装在位于所述容纳空间51的第二安装部上，从而提高了该汽轮机叶片激光氮化装置紧凑性，减小了所述加工空间61的体积，避免了因所述加工空间61的体积过大，而导致的待加工叶片101不能充分接触氮气的问题，进一步提高了待加工叶片101上的氮化钛层的加工质量。

在一实施例中，如图1所示，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括设有定位孔的定位座8，待加工叶片101一端插入所述定位孔中，所述定位座8安装在所述第二安装部上。本发明中，待加工件通过所述定位座8即可安装在所述基座3上，从而提高了待加工叶片101安装的便捷性的同时，还提高了待加工叶片101的安装精度。

在一实施例中，如图1所示，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于检测所述加工空间61中氧含量的氧分析仪7，所述氧分析仪7安装在所述加工空间61的内壁上。可以理解地，所述氧分析仪7可以通过螺钉连接、插接等方式安装在所述加工箱6的内壁上；在所述氧分析仪7检测到所述加工空间61中氧含量低于预设氧含量值时，所述激光头1才发出激光并在待加工叶片101上加工氮化钛层；也即待加工叶片101上的氮化钛层是所述加工空间61中的氧含量在合格的范围内反应制得的，避免了待加工叶片101上的氮化钛层是在所述加工空间61中氧气含量较多的情况下反应制得的，因为当所述加工空间61中氧气含量较多时，熔化的待加工叶片101会与氧气反应生成二氧化钛等，从而降低了待加工叶片101的质量。

在一实施例中，如图1所示，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括密封件9，所述加工箱6和/或所述固定箱5通过所述密封件9安装在所述基座3上。可以理解地，所述密封件9包括但不限于密封圈等，所述密封件9的设置，保证了所述加工空间61和所述容纳空间51中的氮气不受污染，也即保证了所述加工空间61和所述容纳空间51中的氮气的纯度，进而提高了待加工叶片101上氮化钛层的加工质量。

在一实施例中，如图1所示，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括安装在所述连通管道4上的滤芯10；自所述加工空间61进入容纳空间51中的氮气，通过所述滤芯10过滤氮气中的杂质之后，重新沿所述连通管道4进入所述加工空间61中。可以理解地，所述滤芯10可以过滤掉所述连通管内氮气中的杂质，提高了所述加工空间61中氮气的洁净度，进而提高了待加工叶片101上氮化钛层的加工质量。

在一实施例中，如图1所示，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于检测所述连通管道4内氮气流量的流量计（图未示），以及用于调节所述连通管道4内氮气压力的调压阀（图未示）；所述流量计安装在所述连通管道4进口处；所述调压阀安装在所述连通管道4上。可以理解地，所述流量计可以检测所述连通管道4输入所述加工空间61中氮气的含量，从而确保所述加工空间61中氮气的含量维持正常水平范围内。进一步地，所述压力调压阀可以将所述加工空间61中氮气的压力值维持在合格的压力值范围之内，避免了所述加工空间61中的氮气因压力过低而影响待加工叶片101的加工质量。

在一实施例中，待加工叶片101上矩形光束的长度为10mm，宽度为2mm。作为优选，所述激光头1的功率为2000W~4000W，且所述激光头1发射的圆柱形激光束通过200~1000微米的光纤输出；所述积分镜片2为镀增透膜的禁镜片，该镜片的直径为150mm，且930nm~1080nm波段激光的通过率不小于99.9%。具体地，所述激光头1按6mm/s~12mm/s的速度移动，移动的矩形光斑在待加工叶片101上技工制得深度为0.3mm~0.8mm，宽度为10mm~20mm，长度为100mm的氮化钛层。本发明中，通过该汽轮机叶片激光氮化装置加工后的待加工叶片101，且具有较强的耐气蚀、耐冲击和耐磨损的能力。

如图2所示，本发明另一实施例还提供了一种上述的汽轮机叶片激光氮化装置的加工方法，包括：

S10、获取待加工区域的加工面积，根据所述加工面积设置加工路径；可以理解地，所述待加工区域位于所述待加工叶片101的末端，外部控制器可以根据所述加工面积和矩形光斑的面积的比较，自动生成激光头1在加工待加工叶片101时所需的加工路径。

S20、检测所述加工空间61中氧含量是否小于预设氧含量值；作为优选，所述预设氧含量值为100ppm，可以理解地，所述预设氧含量值还可以根据实际需求设置为其他参数值。

S30、在所述加工空间61中氧含量小于预设氧含量值时，控制所述激光头内的激光束经过所述积分镜片2转化为光强度分布均匀的激光束，光强度分布均匀的激光束经过所述开口透射到加工空间61中并在所述待加工区域的初始加工点上聚焦为矩形光斑；具体地，所述激光头1包含准直镜片，通过所述准直镜片的准直作用，使得所述激光头1发出的激光为平行分布的形激光束；所述积分镜片2为矩形结构，圆柱形激光束通过所述积分镜反射后形成光强度分布均匀的激光束，该矩形光斑垂直照射在所述待加工区域的初始加工点上。

S40、矩形光斑将所述初始加工点的表面钛合金层熔化并形成熔池，所述熔池中钛元素与所述加工空间61中的氮气反应并在所述初始加工点形成氮化钛层；具体地，矩形光斑可以将所述待加工叶片101上的待加工区域表面不耐磨的钛合金熔化钛元素将于所述加工空间61中的氮气反应，生成耐磨的氮化钛。

S50、控制所述激光头1自所述初始加工点根据所述加工路径移动，以在所述待加工区域中形成所述加工面积的氮化钛层。具体地，移动所述激光头1，即可在待加工叶片101上的待加工区域中形成所述加工面积的氮化钛层。

本发明中，该汽轮机叶片激光氮化装置的加工方法可在待加工叶片101上制得高耐磨性、高耐腐蚀性的氮化钛层，并且避免了所述了待加工叶片101因受热不均匀而导致的热应力集中的现象，降低了该待加工叶片101出现裂纹的概率。

在一实施例中，如图1所示，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于检测所述加工空间61中氧含量的氧分析仪7，所述氧分析仪7安装在所述加工空间61的内壁上。

所述检测所述加工空间61中氧含量是否小于预设氧含量值，包括：

通过所述氧分析仪7获取所述加工空间61中氧含量，并检测所述加工空间61中氧含量是否小于预设氧含量值；

所述检测所述加工空间61中氧含量是否小于预设氧含量值之后，还包括：

在所述加工空间61中氧含量大于或等于预设氧含量值时，导出所述加工空间61和所述容纳空间51中大于或等于预设氧含量值的氮气，并重新导入氧含量小于预设氧含量值的氮气。可以理解地，在激光加工所述待加工叶片101的过程中，所述氧分析仪7实时检测所述加工空间61中的氧含量，一旦检测出所述加工空间61中的氧含量低于预设氧含量值时，所述激光头1就会停止发出激光束，将所述加工空间61和所述容纳空间51中原有的氮气导出，并重新导入含氧量低的氮气，从而确保待加工叶片101上的氮化钛层都是在加工空间61中的氮气含量在小于预设氧含量值的条件下制得的，从而避免了熔化的待加工叶片101会与氧气反应生成不耐磨的二氧化钛，提高了待加工叶片101的质量。

在一实施例中，如图1所示，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于调节所述连通管道4内氮气压力的调压阀，所述调压阀安装在所述连通管道4上；

所述控制激光头1发出的圆柱形激光束自所述开口处射入之后（也即在矩形光斑加工待加工叶片101的过程中），包括：

实时检测所述加工空间61中的氮气的压力值；可以理解地，可以在所述加工箱6的内壁上安装用于检测所述加工空间61中氮气压力值的压力计；由于熔化的待加工叶片101与所述加工空间61中的氮气反应的过程中，会消耗所述加工空间61中的氮气，从而所述加工空间61中的压力值降低，也即所述加工空间61中的氮气含量会发生响应的减少。

当所述加工空间61中的氮气压力值小于预设压力值时，通过所述调压阀调高所述连通管道4中氮气的压力，令调高压力之后的氮气流回所述加工空间61中，直至将所述加工空间61中的氮气的压力升高至所述预设压力值之后，停止通过所述调压阀调节所述连通管道4中氮气的压力。具体地，为了保证熔化的待加工叶片101与所述加工空间61中的氮气充分反应，需要确保所述加工空间61中的压力值在预设压力值以上；从而当所述加工空间61中的压力值小于预设压力值时，所述调压阀将调高所述连通管道4中氮气的压力，也即增大所述连通管道4中氮气的流量，调高后的氮气重新流入所述加工空间61中，并将将所述加工空间61中的氮气的压力升高至所述预设压力值，从而确保熔化的待加工叶片101与氮气充分接触，提高了待加工叶片101的加工质量。

以上仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种汽轮机叶片激光氮化装置，其特征在于，包括激光头、积分镜片、基座、连通管道、固定箱以及加工箱；所述加工箱安装在所述基座上且与所述基座之间形成容纳空间；所述固定箱安装在所述基座上且与所述基座之间形成加工空间；所述基座包括位于所述加工空间中的第一安装部以及位于所述容纳空间中的第二安装部；

所述加工箱上还设有连通孔以及连通所述加工空间的开口；所述连通管道和所述连通孔均连通在所述容纳空间和所述加工空间之间；所述加工空间、所述连通孔、所述容纳空间、所述连通管道构成充满可循环使用的氮气循环回路；

所述积分镜片密封安装在所述开口中；待加工叶片的待加工区域安装在所述第一安装部上，所述待加工叶片远离所述待加工区域的一端穿过所述连通孔安装在所述第二安装部上；

所述激光头内的激光束经过所述积分镜片转化为光强度分布均匀的激光束，光强度分布均匀的激光束经过所述开口透射到所述加工空间中并在所述待加工区域的初始加工点上聚焦为矩形光斑；

矩形光斑将待加工区域的表面钛合金层熔化并形成熔池，所述熔池中钛元素与所述加工空间中的氮气反应并在所述待加工区域形成氮化钛层；

所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于检测所述加工空间中氧含量的氧分析仪，所述氧分析仪安装在所述加工空间的内壁上；在所述氧分析仪检测到所述加工空间中氧含量低于预设氧含量值时，所述激光头才发出激光并在待加工叶片上加工氮化钛层。

2.根据权利要求1所述的汽轮机叶片激光氮化装置，其特征在于，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括密封件，所述加工箱和/或所述固定箱通过所述密封件安装在所述基座上。

3.根据权利要求1所述的汽轮机叶片激光氮化装置，其特征在于，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括安装在所述连通管道上的滤芯；自所述加工空间进入容纳空间中的氮气，通过所述滤芯过滤氮气中的杂质之后，重新沿所述连通管道进入所述加工空间中。

4.根据权利要求1所述的汽轮机叶片激光氮化装置，其特征在于，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于调节所述连通管道内氮气压力的调压阀，所述调压阀安装在所述连通管道上。

5.根据权利要求1所述的汽轮机叶片激光氮化装置，其特征在于，所述积分镜片为无氧铜积分镜片。

6.根据权利要求1所述的汽轮机叶片激光氮化装置，其特征在于，待加工叶片上矩形光束的长度为10mm，宽度为2mm。

7.一种如权利要求1所述的汽轮机叶片激光氮化装置的加工方法，其特征在于，包括：

获取待加工区域的加工面积，根据所述加工面积设置加工路径；

检测所述加工空间中氧含量是否小于预设氧含量值；

在所述加工空间中氧含量小于预设氧含量值时，控制所述激光头内的激光束经过所述积分镜片转化为光强度分布均匀的激光束，光强度分布均匀的激光束经过所述开口透射到加工空间中并在所述待加工区域的初始加工点上聚焦为矩形光斑；

矩形光斑将所述初始加工点的表面钛合金层熔化并形成熔池，所述熔池中钛元素与所述加工空间中的氮气反应并在所述初始加工点形成氮化钛层；

控制所述激光头自所述初始加工点根据所述加工路径移动，以在所述待加工区域中形成所述加工面积的氮化钛层。

8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于检测所述加工空间中氧含量的氧分析仪，所述氧分析仪安装在所述加工空间的内壁上；

所述检测所述加工空间中氧含量是否小于预设氧含量值，包括：

通过所述氧分析仪获取所述加工空间中氧含量，并检测所述加工空间中氧含量是否小于预设氧含量值；

所述检测所述加工空间中氧含量是否小于预设氧含量值之后，还包括：

在所述加工空间中氧含量大于或等于预设氧含量值时，导出所述加工空间和所述容纳空间中大于或等于预设氧含量值的氮气，并重新导入氧含量小于预设氧含量值的氮气。

9.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述汽轮机叶片激光氮化装置还包括用于调节所述连通管道内氮气压力的调压阀，所述调压阀安装在所述连通管道上；

控制激光头发出的圆柱形激光束自所述开口处射入之后，包括：

实时检测所述加工空间中的氮气的压力值；

当所述加工空间中的氮气压力值小于预设压力值时，通过所述调压阀调高所述连通管道中氮气的压力，令调高压力之后的氮气流回所述加工空间中，直至将所述加工空间中的氮气的压力升高至所述预设压力值之后，停止通过所述调压阀调节所述连通管道中氮气的压力。