CN115233211A - 一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明专利涉及激光熔覆领域，具体为一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置，包括QBH光纤接口模块、准直模块、准直模块固定块、通光管固定块、通光管、转接固定块、反射镜模块固定块、反射镜模块、反射镜安装架、反射镜安装架固定块、保护气模块、送粉嘴；本发明专利的有益效果是：解决了对于需要在内孔的表面制备稳定的铜合金熔覆层的蓝光激光内孔熔覆头装置在国内市场上近乎空白的问题。
Description
技术领域
本发明专利涉及激光熔覆领域，具体为一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置。
背景技术
激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，激光表面熔覆是通过在激光束作用下，将合金粉末或陶瓷粉末与工件基体表面迅速加热使之熔化，待激光束移开后使其自冷却，从而形成稀释率极低、与工件基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而显著改善工件基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气等特性的一种表面强化方法。
市场上运用的激光器大部分为红外激光，主要应用于钢和其它以铁为主的合金材料的激光熔覆，而铜、银、金等高导电材料，对红外波长激光的吸收率极低（<3%），导致激光熔覆该类材料过程中激光转换热输入不足，不易形成稳定熔池，普通近红外激光（波长1μm）熔覆工艺很难在其表面制备稳定连续的激光熔覆层。蓝光激光对于铜、铝合金表面能制备稳定的铜、银熔覆层。
试验证明蓝光激光器在铜粉熔覆时具有很好的性能，工件表面通过蓝光激光束产生一个熔池，送粉喷嘴添加铜粉，铜粉熔化于激光束中。经过短时间的冷却，工件与铜粉可以完美地金相结合。这一工艺只会产生微小变形，而且焊接表面非常牢固，其工艺原理与红外激光熔覆过程类似，相对于红外激光熔覆工艺，具有更高的可溶性。此外，熔覆层由于铜材料的物理性是可导电的，高功率蓝光激光器可广泛应用于铜铝等有色金属激光熔覆、焊接等方面。
中国专利：一种适用于内孔激光熔覆增材制造的同轴送粉激光熔覆头，授权公告号：CN114107978 A，授权公告日：2022年3月1日，通过轴送粉熔覆头可以实现对管道等狭窄零件内壁的激光熔覆，通过内部冷却设置以及反射镜的防护，可避免在使用过程中的烟尘和高温的损坏，能够长时间稳定使用，但是由于同轴送粉喷嘴与喷嘴转接模块固定，即同轴送粉喷嘴通过喷嘴转接模块安装在激光熔覆头上，导致同轴送粉喷嘴不可以快速调节出粉口位置来快速适应焦点光斑的位置，并且反射镜模块安装在激光光学模块的出光端，反射镜模块内设置有成45°安装的反射镜，这个角度的反射镜有反射盲区，范围不适用于较大反射路程需求，并且反射镜安装架是相对于反射镜安装架固定块固定安装的，无法使得焦点光斑位置能根据需要进行左右调节，因此需要提出一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置来解决上述问题。
发明内容
本发明专利涉及激光熔覆领域，具体为一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置，以解决上述背景技术中提出的对于需要在内孔的表面制备稳定的铜合金熔覆层的蓝光激光内孔熔覆头装置在国内市场上近乎空白的问题。
为实现上述目的，本发明专利提供如下技术方案：一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置，包括QBH光纤接口模块和准直模块，所述准直模块远离所述QBH光纤接口模块的位置安装有准直模块固定块，所述准直模块固定块远离所述准直模块的位置安装有通光管固定块，所述通光管固定块上安装有通光管，所述通光管远离所述通光管固定块的一侧安装有转接固定块，所述转接固定块上安装有反射镜模块固定块，所述反射镜模块固定块远离所述转接固定块安装有所述反射镜模块，所述反射镜模块远离所述反射镜模块固定块的位置安装有反射镜安装架固定块，所述反射镜安装架固定块内部安装有反射镜安装架。
本发明的进一步改进在于：所述反射镜模块与保护气模块通过固定方式连接，所述保护气模块与送粉嘴固定连接。
本发明的进一步改进在于：所述反射镜安装架靠近所述送粉嘴的位置安装有聚焦镜保护镜。
本发明的进一步改进在于：准直模块采用的准直镜是蓝光激光专用的准直镜；聚焦镜模块采用的聚焦镜是蓝光激光专用的聚焦镜；反射镜采用的是蓝光激光专用的反射镜；保护镜采用的是蓝光激光专用的保护镜。
本发明的进一步改进在于：蓝光激光专用的反射镜为55°反射镜。
本发明的进一步改进在于：所述送粉嘴的出粉内孔的内孔光洁度达到Ra0.4以下。
本发明的进一步改进在于：反射镜安装架能满足相对于反射镜安装架固定块的中心轴线旋转±7.5°，使得焦点光斑位置能进行左右调节。
本发明的进一步改进在于：所述保护气模块上开有腰形孔，使得焦点光斑位置能相对于送粉嘴的出光孔位置进行前后调节。
本发明专利的有益效果是：
1. 同轴送粉喷嘴可以快速调节出粉口位置来快速适应焦点光斑的位置；
2. 反射镜模块安装在激光光学模块的出光端，反射镜模块内设置有成55°安装的反射镜，这个角度的反射镜的反射范围适用于较大反射路程需求，适用面较广；
3. 反射镜安装架能满足相对于反射镜安装架固定块的中心轴线旋转±7.5°，可以使得焦点光斑位置能进行左右调节。
附图说明
图1为本发明专利的高功率蓝光激光内孔熔覆头装置主视外观结构示意图；
图2为本发明专利的高功率蓝光激光内孔熔覆头装置全剖结构示意图；
图3为本发明专利的高功率蓝光激光内孔熔覆头装置左视外观结构示意图；
图4为本发明专利的高功率蓝光激光内孔熔覆头装置等轴测外观结构示意图；
图中：1-QBH光纤接口模块、2-准直模块、3-准直模块固定块、4-通光管固定块、5-通光管、6-转接固定块、7-反射镜模块固定块、8-反射镜模块、9-反射镜安装架、10-反射镜安装架固定块、11-保护气模块、12-送粉嘴 。
具体实施方式
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
实施例一：
本实施例提供的一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置的结构如图1、图2、图3、图4所示，包括QBH光纤接口模块1、准直模块2、准直模块固定块3、通光管固定块4、通光管5、转接固定块6、反射镜模块固定块7、反射镜模块8、反射镜安装架9、反射镜安装架固定块10、保护气模块11、送粉嘴12；所述QBH光纤接口模块1采用国际通用标准接口，所述QBH光纤接口模块1与所述准直模块2固定连接在一起，所述准直模块2与准直模块固定块3固定连接在一起，准直模块固定块3与通光管5固定块固定连接在一起，所述通光管5与所述通光管固定块4固定连接在一起，所述转接固定块6与所述通光管5固定连接在一起，反射镜模块固定块7与所述转接固定块6通过固定方式连接在一起，所述反射镜模块8与所述反射镜模块固定块7固定连接在一起，反射镜安装架9与所述反射镜安装架固定块10固定连接在一起，所述反射镜安装架固定块10与所述反射镜模块8固定连接在一起，所述保护气模块11与反射镜模块8固定连接在一起，送粉嘴12与保护气模块11通过固定方式连接在一起。
所述准直模块2采用的准直镜是蓝光激光专用的准直镜；聚焦镜模块采用的聚焦镜是蓝光激光专用的聚焦镜；反射镜采用的是蓝光激光专用的反射镜；保护镜采用的是蓝光激光专用的保护镜；蓝光激光专用的反射镜为55°反射镜；所述送粉嘴12的出粉内孔采用优异的加工工艺保证内孔光洁度达到Ra0.4以下；反射镜安装架9能满足相对于反射镜安装架固定块10的中心轴线旋转-7.5°，使得焦点光斑位置能进行左右调节；所述保护气模块11上开有腰形孔，使得焦点光斑位置能相对于所述送粉嘴12的出光孔位置进行前后调节，整体的焦点光斑位置不仅可以左右调节而且可以前后调节，适用性较广。
实施例二：
该实施例提供的一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置的结构如图1、图2、图3、图4所示，包括QBH光纤接口模块1、准直模块2、准直模块固定块3、通光管固定块4、通光管5、转接固定块6、反射镜模块固定块7、反射镜模块8、反射镜安装架9、反射镜安装架固定块10、保护气模块11、送粉嘴12；所述QBH光纤接口模块1采用国际通用标准接口，所述QBH光纤接口模块1与所述准直模块2固定连接在一起，所述准直模块2与准直模块固定块3固定连接在一起，准直模块固定块3与通光管5固定块固定连接在一起，所述通光管5与所述通光管固定块4固定连接在一起，所述转接固定块6与所述通光管5固定连接在一起，反射镜模块固定块7与所述转接固定块6通过固定方式连接在一起，所述反射镜模块8与所述反射镜模块固定块7固定连接在一起，反射镜安装架9与所述反射镜安装架固定块10固定连接在一起，所述反射镜安装架固定块10与所述反射镜模块8固定连接在一起，所述保护气模块11与反射镜模块8固定连接在一起，送粉嘴12与保护气模块11通过固定方式连接在一起。
所述准直模块2采用的准直镜是蓝光激光专用的准直镜；聚焦镜模块采用的聚焦镜是蓝光激光专用的聚焦镜；反射镜采用的是蓝光激光专用的反射镜；保护镜采用的是蓝光激光专用的保护镜；蓝光激光专用的反射镜为55°反射镜；所述送粉嘴12的出粉内孔采用优异的加工工艺保证内孔光洁度达到Ra0.4以下；反射镜安装架9能满足相对于反射镜安装架固定块10的中心轴线旋转0°，使得焦点光斑位置能进行左右调节；所述保护气模块11上开有腰形孔，使得焦点光斑位置能相对于所述送粉嘴12的出光孔位置进行前后调节，整体的焦点光斑位置不仅可以左右调节而且可以前后调节，适用性较广。
实施例三：
该实施例提供的一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置的结构如图1、图2、图3、图4所示，包括QBH光纤接口模块1、准直模块2、准直模块固定块3、通光管固定块4、通光管5、转接固定块6、反射镜模块固定块7、反射镜模块8、反射镜安装架9、反射镜安装架固定块10、保护气模块11、送粉嘴12；所述QBH光纤接口模块1采用国际通用标准接口，所述QBH光纤接口模块1与所述准直模块2固定连接在一起，所述准直模块2与准直模块固定块3固定连接在一起，准直模块固定块3与通光管5固定块固定连接在一起，所述通光管5与所述通光管固定块4固定连接在一起，所述转接固定块6与所述通光管5固定连接在一起，反射镜模块固定块7与所述转接固定块6通过固定方式连接在一起，所述反射镜模块8与所述反射镜模块固定块7固定连接在一起，反射镜安装架9与所述反射镜安装架固定块10固定连接在一起，所述反射镜安装架固定块10与所述反射镜模块8固定连接在一起，所述保护气模块11与反射镜模块8固定连接在一起，送粉嘴12与保护气模块11通过固定方式连接在一起。
所述准直模块2采用的准直镜是蓝光激光专用的准直镜；聚焦镜模块采用的聚焦镜是蓝光激光专用的聚焦镜；反射镜采用的是蓝光激光专用的反射镜；保护镜采用的是蓝光激光专用的保护镜；蓝光激光专用的反射镜为55°反射镜；所述送粉嘴12的出粉内孔采用优异的加工工艺保证内孔光洁度达到Ra0.4以下；反射镜安装架9能满足相对于反射镜安装架固定块10的中心轴线旋转7.5°，使得焦点光斑位置能进行左右调节；所述保护气模块11上开有腰形孔，使得焦点光斑位置能相对于所述送粉嘴12的出光孔位置进行前后调节，整体的焦点光斑位置不仅可以左右调节而且可以前后调节，适用性较广。
经过三个实施例中的不同安装角度反射镜安装架9配合反射镜进行实验后，可以满足现有使用情况下的所有状态。
对于本领域技术人员而言，显然本发明专利不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明专利的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明专利。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明专利的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明专利内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置，其特征在于：包括QBH光纤接口模块和准直模块，所述准直模块远离所述QBH光纤接口模块的位置安装有准直模块固定块，所述准直模块固定块远离所述准直模块的位置安装有通光管固定块，所述通光管固定块上安装有通光管，所述通光管远离所述通光管固定块的一侧安装有转接固定块，所述转接固定块上安装有反射镜模块固定块，所述反射镜模块固定块远离所述转接固定块安装有所述反射镜模块，所述反射镜模块远离所述反射镜模块固定块的位置安装有反射镜安装架固定块，所述反射镜安装架固定块内部安装有反射镜安装架。
2.根据权利要求1所述的一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置，其特征在于：所述反射镜模块与保护气模块通过固定方式连接，所述保护气模块与送粉嘴固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置，其特征在于：所述反射镜安装架靠近所述送粉嘴的位置安装有聚焦镜保护镜。
4.根据权利要求1所述的一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置，其特征在于：准直模块采用的准直镜是蓝光激光专用的准直镜；聚焦镜模块采用的聚焦镜是蓝光激光专用的聚焦镜；反射镜采用的是蓝光激光专用的反射镜；保护镜采用的是蓝光激光专用的保护镜。
5.根据权利要求4所述的一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置，其特征在于：蓝光激光专用的反射镜为55°反射镜。
6.根据权利要求1所述的一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置，其特征在于：所述送粉嘴的出粉内孔的内孔光洁度达到Ra0.4以下。
7.根据权利要求1所述的一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置，其特征在于：反射镜安装架能满足相对于反射镜安装架固定块的中心轴线旋转±7.5°，使得焦点光斑位置能进行左右调节。
8.根据权利要求1所述的一种高功率蓝光激光内孔熔覆头装置，其特征在于：所述保护气模块上开有腰形孔，使得焦点光斑位置能相对于送粉嘴的出光孔位置进行前后调节。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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