CN217869096U - 一种激光熔覆头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光熔覆头，属于激光加工设备领域。包括主体件、准直镜组、反射镜组、图像采集机构、聚焦组件、对焦组件和喷嘴。本实用新型的激光熔覆头可以有效防止外部污染物的进入，对准精度更高，可以对熔覆过程进行实时工艺监控。

Description

一种激光熔覆头

技术领域

本实用新型涉及一种激光熔覆头，属于激光加工设备领域。

背景技术

激光熔覆是一种表面改性技术，为激光表面处理技术的典型代表，是通过在基材表面添加熔覆材料，经高能激光辐照后形成熔池并快速凝固形成包覆层的工艺方法。可在不同金属基体上制备多种合金系涂层或陶瓷增强金属基复合层，激光熔覆处理后的金属基体具有涂层平整、组织均匀致密、层基冶金结合、性能调节幅度宽等特性，可明显提高基体表面硬度、耐蚀和耐磨性能。

激光熔覆层稀释率小，组织致密，能显著改善基材表面的耐磨、耐蚀、耐热和电气特性等。激光熔覆头采用中心出光的圆形光斑，光束周围环状送粉或者多束送粉，送粉通过惰性气动保护。基于激光光斑大小和能量精细可控，激光熔覆技术广泛应用于高精度、高强度、复杂形状零件的表面改性和增材再制造。

实际应用中，有一些对熔覆层性能高要求的加工件，对激光熔覆有很高的精度要求，且需要保证熔覆过程的性能稳定性。而常规的熔覆激光头通常是一种开环的光路方案，不能实时记录熔覆过程中的参数，因此，亟待一种高精密的带实时熔覆效果反馈的智能熔覆头。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种激光熔覆头，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种激光熔覆头，包括主体件，所述主体件顶面设有准直镜组，所述准直镜组靠近所述主体件的一端设有准直镜片，所述准直镜组远离所述主体件的一端设有光纤接口，所述光纤接口与光缆的一端连通，所述主体件的一侧面设有反射镜组，所述反射镜组远离所述主体件的一端设有图像采集机构，所述主体件远离所述反射镜组的一侧面设有聚焦组件，所述聚焦组件上设置有聚焦镜，所述主体件的底面设有对焦组件，所述对焦组件远离所述主体件的一端具有喷嘴。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述主体件包括主体壳，所述主体壳上具有快插接头、法兰，所述快插接头为多个，所述主体壳上可拆卸连接有保护镜抽屉，所述保护镜抽屉内部靠近所述主体壳的一侧设置有保护镜，所述保护镜抽屉为多个。

进一步，所述快插接头的数量为2个，所述保护镜抽屉的数量为2个。

进一步，所述反射镜组包括与所述主体件固定连接的激光反射基体，所述激光反射基体的一端延伸至所述主体件内部，所述激光反射基体向所述主体件内部方向依次设置有激光反射镜和压盖，所述激光反射基体远离所述主体件的一侧固定连接有反射座，所述反射座自内向外依次设置有可见光反射镜和镜盖。

进一步，所述激光反射基体上具有镜槽，所述激光反射镜安装在所述镜槽内，所述激光反射基体上具有异形斜截面状的水槽，所述水槽的进出口分别与所述快插接头连接。

进一步，所述对焦组件包括上法兰、压板、导向套、滑动环和多个调节螺钉，所述上法兰的一侧与所述主体件固定连接，所述上法兰的另一侧与所述压板固定连接并形成空腔，所述滑动环设置在所述空腔内并可在空腔内活动，所述调节螺钉穿过所述上法兰的侧壁设置在所述上法兰上并与所述滑动环抵接，所述导向套和所述滑动环通过螺纹连接，所述导向套内设置有可沿所述导向套内壁滑动的伸缩筒。

进一步，所述调节螺钉的数量为4个，每2个为一组，对角分布在所述上法兰上。

进一步，所述图像采集机构为工业相机。

本实用新型的有益效果是：

1、两组保护镜将身体组件做了密封隔离，可以有效防止外部污染物的进入；

2、激光反射基体上的圆柱斜截面的水槽可以更加贴近镜片，使镜片得到更好的冷却；

3、对焦组件可以上下和左右进行调节，使得喷嘴和激光焦点的对准精度更高；

4、引入了工业相机，可以对熔覆过程进行实时工艺监控。

附图说明

图1为本实用新型激光熔覆头结构示意图；

图2为本实用新型激光熔覆头剖面图；

图3为本实用新型激光熔覆头反射镜组剖面图；

图4为本实用新型激光熔覆头主体件结构图；

图5为本实用新型激光熔覆头对焦组件剖面图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、光纤接口，2、准直镜组，201、准直镜片，3、反射镜组，301、镜盖，302、可见光反射镜，303、反射座，304、激光反射基体，305、压盖，306、激光反射镜，4、主体件，401、主体壳、402、快插接头，403、保护镜抽屉，4031、保护镜，404、法兰，5、聚焦组件，501、聚焦镜，6、对焦组件，601、上法兰，602、调节螺钉，603、压板，604、导向套，605、伸缩筒，606、滑动环，7、喷嘴，8、图像采集机构。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-5所示，激光熔覆头，包括主体件4，上述主体件4顶面设有准直镜组2，上述准直镜组2靠近上述主体件4的一端设有准直镜片201，上述准直镜组2远离上述主体件4的一端设有光纤接口1，上述光纤接口1与光缆的一端连通，上述主体件4的一侧面设有反射镜组3，上述反射镜组3远离上述主体件4的一端设有图像采集机构8，上述主体件4远离上述反射镜组3的一侧面设有聚焦组件5，上述聚焦组件5上设置有聚焦镜501，上述主体件4的底面设有对焦组件6，上述对焦组件6远离上述主体件4的一端具有喷嘴7。

在本实用新型的另一种实施方式中，上述主体件4包括主体壳401，上述主体壳401上具有快插接头402、法兰404，上述快插接头402为多个，上述主体壳401上可拆卸连接有保护镜4031抽屉403，上述保护镜4031抽屉403内部靠近上述主体壳401的一侧设置有保护镜4031，上述保护镜4031抽屉403为多个。

在本实用新型的另一种实施方式中，上述快插接头402的数量为2个，上述保护镜4031抽屉403的数量为2个。

在本实用新型的另一种实施方式中，上述反射镜组3包括与上述主体件4固定连接的激光反射基体304，上述激光反射基体304的一端延伸至上述主体件4内部，上述激光反射基体304向上述主体件4内部方向依次设置有激光反射镜306和压盖305，上述激光反射基体304远离上述主体件4的一侧固定连接有反射座303，上述反射座303自内向外依次设置有可见光反射镜302和镜盖301。

在本实用新型的另一种实施方式中，上述激光反射基体304上具有镜槽，上述激光反射镜306安装在上述镜槽内，上述激光反射基体304上具有异形斜截面状的水槽，上述水槽的进出口分别与上述快插接头402连接。

在本实用新型的另一种实施方式中，上述对焦组件6包括上法兰601、压板603、导向套604、滑动环606和多个调节螺钉602，上述上法兰601的一侧与上述主体件4固定连接，上述上法兰601的另一侧与上述压板603固定连接并形成空腔，上述滑动环606设置在上述空腔内并可在空腔内活动，上述调节螺钉602穿过上述上法兰601的侧壁设置在上述上法兰601上并与上述滑动环606抵接，上述导向套604和上述滑动环606通过螺纹连接，上述导向套604内设置有可沿上述导向套604内壁滑动的伸缩筒605。

在本实用新型的另一种实施方式中，上述调节螺钉602的数量为4个，每2个为一组，对角分布在上述上法兰601上。

在本实用新型的另一种实施方式中，上述图像采集机构8为工业相机。

本实用新型激光熔覆头的工作原理为：

激光自光纤传输，经过熔覆头光路整形后聚焦为一个光斑点从喷嘴7中射出；

射出的光斑需要和喷嘴7保持同轴，如果不同轴，可以通过调节螺钉602在平面内移动实现光点和喷嘴7同轴；

根据不同熔覆工艺要求，喷嘴7喷出的粉末的高度和光点的高度需要进行调节，伸缩筒605可以上下移动，移动的范围通常为±50mm以内；

熔覆加工过程中，熔池中的可见光经过喷嘴7进入熔覆头，先后透过保护镜4031、经聚焦镜501反射、透过激光反射镜306、经可见光反射镜302反射后进入图像采集机构8，通过图像采集机构8对反射光的处理，可以实时监控熔池的温度和熔深等关键参数。

激光的传输路径为：自光纤射出后发散进入准直镜，准直镜将光路整形为平行圆柱光柱，透过保护镜4031，经过激光反射镜306全反射，之后经过聚焦镜501聚焦后，透过保护镜4031，最终聚焦为一个光点。

熔池监控的光路传输路径为：高温熔池的可见光经过喷嘴7进入熔覆头，先后透过保护镜4031、经聚焦镜501反射、透过激光反射镜306、经可见光反射镜302反射后进入工业相机。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种激光熔覆头，其特征在于，包括主体件，所述主体件顶面设有准直镜组，所述准直镜组靠近所述主体件的一端设有准直镜片，所述准直镜组远离所述主体件的一端设有光纤接口，所述光纤接口与光缆的一端连通，所述主体件的一侧面设有反射镜组，所述反射镜组远离所述主体件的一端设有图像采集机构，所述主体件远离所述反射镜组的一侧面设有聚焦组件，所述聚焦组件上设置有聚焦镜，所述主体件的底面设有对焦组件，所述对焦组件远离所述主体件的一端具有喷嘴；

所述主体件包括主体壳，所述主体壳上具有快插接头、法兰，所述快插接头为多个，所述主体壳上可拆卸连接有保护镜抽屉，所述保护镜抽屉内部靠近所述主体壳的一侧设置有保护镜，所述保护镜抽屉为多个。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆头，其特征在于，所述快插接头的数量为2个，所述保护镜抽屉的数量为2个。

3.根据权利要求1所述的激光熔覆头，其特征在于，所述反射镜组包括与所述主体件固定连接的激光反射基体，所述激光反射基体的一端延伸至所述主体件内部，所述激光反射基体向所述主体件内部方向依次设置有激光反射镜和压盖，所述激光反射基体远离所述主体件的一侧固定连接有反射座，所述反射座自内向外依次设置有可见光反射镜和镜盖。

4.根据权利要求3所述的激光熔覆头，其特征在于，所述激光反射基体上具有镜槽，所述激光反射镜安装在所述镜槽内，所述激光反射基体上具有异形斜截面状的水槽，所述水槽的进出口分别与所述快插接头连接。

5.根据权利要求1所述的激光熔覆头，其特征在于，所述对焦组件包括上法兰、压板、导向套、滑动环和多个调节螺钉，所述上法兰的一侧与所述主体件固定连接，所述上法兰的另一侧与所述压板固定连接并形成空腔，所述滑动环设置在所述空腔内并可在空腔内活动，所述调节螺钉穿过所述上法兰的侧壁设置在所述上法兰上并与所述滑动环抵接，所述导向套和所述滑动环通过螺纹连接，所述导向套内设置有可沿所述导向套内壁滑动的伸缩筒。

6.根据权利要求5所述的激光熔覆头，其特征在于，所述调节螺钉的数量为4个，每2个为一组，对角分布在所述上法兰上。

7.根据权利要求1所述的激光熔覆头，其特征在于，所述图像采集机构为工业相机。

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