EA007043B1 - Device for laser building-up and alloying - Google Patents
Device for laser building-up and alloying Download PDFInfo
- Publication number
- EA007043B1 EA007043B1 EA200400718A EA200400718A EA007043B1 EA 007043 B1 EA007043 B1 EA 007043B1 EA 200400718 A EA200400718 A EA 200400718A EA 200400718 A EA200400718 A EA 200400718A EA 007043 B1 EA007043 B1 EA 007043B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- laser
- mirror
- optical axis
- focusing system
- focusing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к области лазерной обработки материалов и может быть использовано при наплавке различных материалов лазерным излучением и в лазерной стереолитографии с применением порошковых материалов.The device relates to the field of laser processing of materials and can be used in the surfacing of various materials by laser radiation and in laser stereolithography using powder materials.
Известно устройство лазерного легирования и наплавки [1], содержащее лазер, поворотное фокусирующее зеркало, манипулятор для закрепления и перемещения изделия, порошковый питатель с соплом.A device for laser alloying and surfacing [1], containing a laser, a rotary focusing mirror, a manipulator for fixing and moving the product, a powder feeder with a nozzle.
Недостатками данного устройства являются боковая подача порошка в зону обработки, что приводит к затенению лазерного луча потоком частиц, малое время пребывания частиц в области разогрева лазерным лучом и, как следствие, низкий КПД процесса, низкий коэффициент использования порошка, невысокая точность изготовления изделия.The disadvantages of this device are the lateral flow of powder into the processing zone, which leads to shading of the laser beam by the particle stream, the short residence time of the particles in the region of heating by the laser beam and, as a result, low process efficiency, low powder utilization, low accuracy of the product.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство лазерного легирования и наплавки [2], содержащее лазер, оптически связанный с поворотным зеркалом и фокусирующей системой в виде конической линзы-аксикона, а также систему подачи наносимого материала, в виде трубки, расположенной по оптической оси фокусирующей системы.The closest in technical essence to the claimed is a device of laser alloying and surfacing [2], containing a laser optically coupled to a rotary mirror and a focusing system in the form of a conical lens-axicon, as well as a feed system of the applied material, in the form of a tube located on the optical axis focusing system.
Недостатком данного устройства является малый угол фокусировки бесселева пучка аксиконом, что обуславливает большую длину области фокусировки бесселева пучка и, как следствие, снижение интенсивности излучения в области порошковой струи и соответственно КПД процесса, снижение точности изготовления изделия. Кроме того, при малых диаметрах центрального максимума бесселева пучка трудно обеспечить полное поглощение излучения в струе порошка и также имеет место снижение КПД процесса.The disadvantage of this device is the small focusing angle of the Bessel beam with the axicon, which leads to a large length of the focusing area of the Bessel beam and, as a result, a decrease in the radiation intensity in the region of the powder jet and, accordingly, the efficiency of the process, and a decrease in the manufacturing accuracy of the product. In addition, with small diameters of the central maximum of the Bessel beam, it is difficult to ensure complete absorption of radiation in the powder jet and a decrease in the process efficiency also takes place.
Задачей данного изобретения является создание устройства лазерной наплавки и легирования, которое обеспечивало бы уменьшение длины области фокусировки бесселева пучка и увеличение поглощения лазерного излучения в струе порошка, что обеспечивало бы повышение КПД процесса, точность изготовления изделия и коэффициент использования порошка.The objective of the invention is to provide a device for laser cladding and alloying, which would ensure a decrease in the length of the focusing area of the Bessel beam and an increase in the absorption of laser radiation in the powder jet, which would provide an increase in process efficiency, manufacturing accuracy and powder utilization.
Для выполнения поставленной задачи предложено устройство, содержащее лазер, оптически связанный с системой формирования кольцевого пучка, поворотным зеркалом и фокусирующей системой, а также систему подачи наносимого материала, в виде трубки, расположенной по оптической оси фокусирующей системы. Новым, по мнению авторов, является то, что в качестве фокусирующей системы взято коническое зеркало и устройство дополнительно снабжено цилиндрическим зеркалом, оптическая ось которого совпадает с оптической осью фокусирующей системы, а внутренний диаметр равен среднему диаметру кольцевого пучка; при этом угол при вершине конического зеркала <90°.To accomplish this task, a device is proposed comprising a laser optically coupled to an annular beam forming system, a rotary mirror and a focusing system, as well as a feed material supply system in the form of a tube located along the optical axis of the focusing system. The new, according to the authors, is that a conical mirror is taken as the focusing system and the device is additionally equipped with a cylindrical mirror, the optical axis of which coincides with the optical axis of the focusing system, and the inner diameter is equal to the average diameter of the annular beam; the angle at the apex of the conical mirror is <90 °.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид предлагаемого устройства.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the proposed device.
Устройство содержит лазер 1, оптически связанный с системой формирования кольцевого пучка 2, поворотным зеркалом 3 и фокусирующей системой, в качестве которой взято коническое зеркало 4, цилиндрическое зеркало 5, а также систему подачи наносимого материала в виде трубки 6, расположенной по оптической оси фокусирующей системы.The device comprises a laser 1, optically coupled to an annular beam forming system 2, a rotary mirror 3 and a focusing system, which is taken as a conical mirror 4, a cylindrical mirror 5, and a feed material supply system in the form of a tube 6 located along the optical axis of the focusing system .
Устройство работает следующим образом. Пучок лазера, расширенный до заданного размера в коническом телескопе 2 и преобразованный в параллельный кольцевой, поворачивается зеркалом 3 и падает на коническое зеркало 4 с углом при вершине γ. Зеркало формирует бесселев пучок, имеющий фокальную область 7, близкую к цилиндрической, и длиной Ε=ΔΚ/δίηγ. При углах γ, близких к 90°, длина области близка к ширине кольцевого пучка, что повышает интенсивность излучения в фокальной области. Наносимый порошок вводится по трубке 6 в фокальную область. Цилиндрическое зеркало 5 обеспечивает многократное прохождение излучения через фокальную область 7, тем самым повышая эффективный коэффициент поглощения порошковой струи и соответственно КПД процесса и коэффициент использования порошка.The device operates as follows. A laser beam expanded to a predetermined size in a conical telescope 2 and converted into a parallel annular telescope is rotated by a mirror 3 and falls onto a conical mirror 4 with an angle at the apex γ. The mirror forms a Bessel beam having a focal region 7 close to cylindrical and with a length Ε = ΔΚ / δίηγ. At angles γ close to 90 °, the length of the region is close to the width of the annular beam, which increases the radiation intensity in the focal region. The applied powder is introduced through a tube 6 into the focal region. A cylindrical mirror 5 provides multiple passage of radiation through the focal region 7, thereby increasing the effective absorption coefficient of the powder jet and, accordingly, the efficiency of the process and the coefficient of powder utilization.
Таким образом, использование в предлагаемом устройстве цилиндрического зеркала в сочетании с коническим зеркалом обеспечивает существенное повышение КПД процесса наплавки и легирования, повышение точности изготовления изделия и коэффициента использования порошка.Thus, the use in the proposed device of a cylindrical mirror in combination with a conical mirror provides a significant increase in the efficiency of the process of surfacing and alloying, increasing the accuracy of manufacture of the product and the coefficient of powder utilization.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BY20031089 | 2003-11-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200400718A1 EA200400718A1 (en) | 2005-06-30 |
| EA007043B1 true EA007043B1 (en) | 2006-06-30 |
Family
ID=47711473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200400718A EA007043B1 (en) | 2003-11-25 | 2004-05-17 | Device for laser building-up and alloying |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA007043B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU168271U1 (en) * | 2015-10-26 | 2017-01-25 | Роман Сергеевич Третьяков | Laser surfacing machine |
| RU185517U1 (en) * | 2018-01-11 | 2018-12-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | PROTECTIVE GAS MIXING SYSTEM FOR SURFACE LASER PROCESSING |
| US11235423B2 (en) | 2014-03-06 | 2022-02-01 | Yury Alexandrovich CHIVEL | Laser cladding method and device for implementing same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110773871B (en) * | 2019-11-08 | 2021-10-12 | 合肥工业大学 | Preparation method for preparing anti-icing surface on non-flat surface of airspeed head |
-
2004
- 2004-05-17 EA EA200400718A patent/EA007043B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11235423B2 (en) | 2014-03-06 | 2022-02-01 | Yury Alexandrovich CHIVEL | Laser cladding method and device for implementing same |
| RU168271U1 (en) * | 2015-10-26 | 2017-01-25 | Роман Сергеевич Третьяков | Laser surfacing machine |
| RU185517U1 (en) * | 2018-01-11 | 2018-12-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | PROTECTIVE GAS MIXING SYSTEM FOR SURFACE LASER PROCESSING |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200400718A1 (en) | 2005-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2447979C2 (en) | Device for laser surfacing and alloying | |
| CN108453097B (en) | Laser cleaning mechanism for inner wall of pipeline | |
| KR101429926B1 (en) | Laser-beam welding device comprising an optical means for converting the laser beam into an annular laser beam and a corresponding laser-beam welding method | |
| US7030337B2 (en) | Hand-held laser welding wand having removable filler media delivery extension tips | |
| US11235423B2 (en) | Laser cladding method and device for implementing same | |
| EP2567222B1 (en) | Device for the contactless and nondestructive testing of surfaces | |
| CN103826096B (en) | Method and apparatus for annular lamp source uniform focus | |
| DE50206621D1 (en) | Tool head for laser material processing | |
| JPH067204B2 (en) | Light irradiation processing equipment | |
| DE50309649D1 (en) | DEVICE WITH A BEAM FORMING UNIT WITH ZWGIE INTO A WORKPIECE FROM A WEAK ABSORBENT MATERIAL | |
| RU158543U1 (en) | DEVICE FOR GAS POWDER LASER SURFACE | |
| KR20010072161A (en) | Apparatus and method for producing an improved laser beam | |
| US10502939B2 (en) | Homogenizer comprising a light source | |
| CN105562951A (en) | Laser in-beam wire feeding device for laser cladding | |
| CN104668562A (en) | Shielding-free laser-path-coaxial powder conveying method and shielding-free laser-path-coaxial powder conveying device | |
| EA007043B1 (en) | Device for laser building-up and alloying | |
| ITMI931115A1 (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR THE PROCESSING OF MATERIALS BY MEANS OF A HIGH ENERGY LASER BEAM, AS WELL AS APPLICATIONS OF THIS DEVICE | |
| RU165282U1 (en) | THREE-CHAMBER NOZZLE FOR GAS-POWDER LASER SURFACE | |
| CN202393973U (en) | Novel optical element for generating different types of bottle beams | |
| RU2655402C2 (en) | Installation for laser treatment of product inner surface | |
| JP3040720B2 (en) | Laser processing head and laser processing method | |
| EP3449299B1 (en) | Lighting optics | |
| RU2025244C1 (en) | Method of gas laser cutting | |
| RU2552029C1 (en) | Optical focusing system with toroidal mirrors | |
| RU2292989C2 (en) | Apparatus for making finely divided powders |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |