一种激光熔覆用光学组件及其使用方法与流程

专利2025-04-02  22


本发明涉及激光熔覆,特别涉及一种激光熔覆用光学组件及其使用方法。


背景技术:

1、激光熔覆技术是通过不同的添料方式,并利用高功率密度激光束对材料表面进行非接触加热熔融,然后通过熔覆层材料的快速冷却,以及形成具有不同性质微观组织结构的熔覆层来实现表面改性,激光熔覆是一个复杂的物理、化学冶金过程。

2、如授权公告号为cn111020569b的中国专利,其公开了一种单光束双光斑复合能场激光熔覆头及其光学组件,包括支撑架,定义供激光光束射入的通道;设置在支撑架的第二部分的中央位置的正棱台半透反射镜,具有允许激光光束透过的底面以及反射激光光束的侧面;围绕正棱台半透反射镜的外侧的环形反光镜块;支撑环形反光镜块的第一垫板;支撑所述正棱台半透反射镜的固定板;设置在固定板的下方的套筒托架;套筒托架的底面设置的锥形反射镜;可受驱动而旋转的反光镜。本发明的激光熔覆头具有激光搅拌光路和激光熔覆光路,通过环形光斑激光熔覆,搅拌光斑进行熔池搅拌和双能场重熔,有效解决传统激光熔覆中的气孔率较多、晶粒粗大,粉末熔化不均匀以及熔覆层表面不平整的问题。

3、上述的这种单光束双光斑复合能场激光熔覆头及其光学组件具有解决粉末熔化不均匀以及熔覆层表面不平整的问题优点;但是上述的这种单光束双光斑复合能场激光熔覆头及其光学组件依旧存在着一些缺点,如:环形环形反光镜块是直接固定在激光熔覆头中,位置是固定的,不具备光斑调整功能,使得光斑直径过小,热能量过于集中,晶粒细化效果不佳,会导致熔覆层硬度不够,也不利于大面积的涂层;光斑直径过大,则输入热能过低,不能彻底熔融,结合质量下降,导致裂纹开裂倾向增大。


技术实现思路

1、针对背景技术中提到的问题,本发明的目的是提供一种激光熔覆用光学组件及其使用方法,以解决背景技术中提到的问题。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:

3、一种激光熔覆用光学组件,包括激光熔覆头本体,所述激光熔覆头本体设置有安装直筒,所述安装直筒的外侧表面上设置有移动框架,且内侧表面上设置有两个环形反光镜块,所述移动框架内通过轴承转动连接有双向螺纹杆,所述双向螺纹杆上螺纹连接有两个移动支架,所述移动支架的一侧插装在所述安装直筒上,且一侧与所述环形反光镜块固定连接,所述安装直筒内设置有圆锥镜块;

4、所述安装直筒的下端内侧滑动连接有圆筒,所述圆筒的下端连接有锥形头,所述安装直筒的侧表面上固定有两个对称的第一安装块,所述第一安装块上固定有推杆件,所述推杆件与所述锥形头固定连接。

5、通过采用上述技术方案,双向螺纹杆的两端在安装直筒上的移动框架转动连接,方便调节两个移动支架相向或相反移动位置,从而带动两个环形反光镜块的位置进行调整,对激光束线的反射角度进行调节,从而对光斑直径的大小进行调整,提高晶粒细化效果以及熔覆层的硬度,通过推杆件能够带动锥形头上端的圆筒在安装直筒内平稳滑动,能够微调光斑的直径,大大提高光学组件的使用效果。

6、较佳的,所述移动框架上固定有用于驱动所述双向螺纹杆旋转的电机组件,所述电机组件包括伺服电机、第一链轮、第二链轮和链条,所述第二链轮固定在所述双向螺纹杆上,所述第一链轮固定在所述伺服电机的电机轴上,所述链条的两侧连接在所述第一链轮和所述第二链轮上,所述伺服电机固定在所述移动框架上。

7、通过采用上述技术方案,伺服电机的电机轴带动第一链轮旋转,通过链条的配合,能够驱动双向螺纹杆输入端上固定的第二链轮旋转,使得双向螺纹杆能够平稳转动,方便对两个移动支架之间的距离进行调整,从而带动两个环形反光镜块移动,方便对激光束线的反射角度进行调整,可对光斑直径做出调整。

8、较佳的,所述移动框架上固定有防尘罩,所述防尘罩套装在所述双向螺纹杆与所述伺服电机的电机轴上,所述第一链轮、所述第二链轮和所述链条均设置在所述防尘罩内。

9、通过采用上述技术方案,通过防尘罩能够避免第一链轮、第二链轮和链条受到灰尘的影响,提高运行的平稳性能。

10、较佳的,所述移动框架的背面上固定有两个弧形固定块,所述弧形固定块固定在所述安装直筒上。

11、通过采用上述技术方案,弧形固定块能够贴合在安装直筒上提高移动框架安装的稳固性。

12、较佳的,所述移动框架的两侧均开设有矩形槽,所述移动支架的一侧滑动连接在所述矩形槽内,所述移动框架的一侧表面上固定有防护挡片。

13、通过采用上述技术方案,通过矩形槽能够使得移动支架在移动框架上平稳移动,通过防护挡片提高移动框架内部的防尘效果。

14、较佳的,所述推杆件包括电动推杆和法兰片,所述电动推杆固定在所述第一安装块上,且输出端与所述法兰片固定连接,所述法兰片通过设有的螺钉安装在所述锥形头上。

15、通过采用上述技术方案,通过电动推杆和法兰片的配合,方便带动锥形头竖直向下移动。

16、较佳的,所述安装直筒上固定有橡胶套,所述橡胶套套装在所述移动支架上。

17、通过采用上述技术方案,通过橡胶套能够对移动支架上的灰尘进行清理,避免灰尘进入到安装直筒内。

18、较佳的,所述圆筒的一侧固定有第二安装块,所述第二安装块上滑动连接有导向限位杆,所述导向限位杆螺纹连接在所述锥形头上。

19、通过采用上述技术方案,通过导向限位杆在第二安装块内滑动连接时,大大提高圆筒竖直移动的稳定性。

20、较佳的,所述锥形头上垂直固定有送料筒,所述送料筒的上方分别连接有输气管和输料管。

21、通过采用上述技术方案,送料筒方便输送熔覆材料到工件的表面上,输气管主要用于输送氮气,输料管主要用于输送熔覆粉末。

22、一种激光熔覆用光学组件的使用方法,包括以下步骤:

23、步骤一、通过圆锥镜块接收激光束线,激光束线通过圆锥镜块反射到两个环形反光镜块中,形成光斑,环形反光镜块对形成光斑进行反射,形成环形光,输送到锥形头的底部;

24、步骤二、双向螺纹杆的两端在安装直筒上的移动框架转动连接,调节两个移动支架相向或相反移动位置,从而带动两个环形反光镜块的位置进行调整,对激光束线的反射角度进行调节,使得光线能够再反射到工件表面,形成用于激光熔覆的环形光斑,构成激光熔覆光路;

25、步骤三、安装直筒通过侧表面上的第一安装块对推杆件进行固定,根据工件的位置高度,通过推杆件带动锥形头竖直向下移动,同时圆筒在安装直筒的下端滑动,平稳调整锥形头的工作高度。

26、综上所述,本发明主要具有以下有益效果:

27、第一、该激光熔覆用光学组件中,双向螺纹杆的两端在安装直筒上的移动框架转动连接,方便调节两个移动支架相向或相反移动位置,从而带动两个环形反光镜块的位置进行调整,对激光束线的反射角度进行调节,从而对光斑直径的大小进行调整,提高晶粒细化效果以及熔覆层的硬度;

28、第二、该激光熔覆用光学组件中,通过推杆件能够带动锥形头上端的圆筒在安装直筒内平稳滑动,能够微调光斑的直径,大大提高光学组件的使用效果。


技术特征:

1.一种激光熔覆用光学组件,包括激光熔覆头本体(1),其特征在于:所述激光熔覆头本体(1)设置有安装直筒(2),所述安装直筒(2)的外侧表面上设置有移动框架(3),且内侧表面上设置有两个环形反光镜块(4),所述移动框架(3)内通过轴承转动连接有双向螺纹杆(5),所述双向螺纹杆(5)上螺纹连接有两个移动支架(6),所述移动支架(6)的一侧插装在所述安装直筒(2)上,且一侧与所述环形反光镜块(4)固定连接,所述安装直筒(2)内设置有圆锥镜块(7);

2.根据权利要求1所述的一种激光熔覆用光学组件,其特征在于:所述移动框架(3)上固定有用于驱动所述双向螺纹杆(5)旋转的电机组件(12),所述电机组件(12)包括伺服电机(121)、第一链轮(122)、第二链轮(123)和链条(124),所述第二链轮(123)固定在所述双向螺纹杆(5)上,所述第一链轮(122)固定在所述伺服电机(121)的电机轴上,所述链条(124)的两侧连接在所述第一链轮(122)和所述第二链轮(123)上,所述伺服电机(121)固定在所述移动框架(3)上。

3.根据权利要求2所述的一种激光熔覆用光学组件,其特征在于:所述移动框架(3)上固定有防尘罩(13),所述防尘罩(13)套装在所述双向螺纹杆(5)与所述伺服电机(121)的电机轴上,所述第一链轮(122)、所述第二链轮(123)和所述链条(124)均设置在所述防尘罩(13)内。

4.根据权利要求1所述的一种激光熔覆用光学组件,其特征在于:所述移动框架(3)的背面上固定有两个弧形固定块(22),所述弧形固定块(22)固定在所述安装直筒(2)上。

5.根据权利要求1所述的一种激光熔覆用光学组件,其特征在于:所述移动框架(3)的两侧均开设有矩形槽(14),所述移动支架(6)的一侧滑动连接在所述矩形槽(14)内,所述移动框架(3)的一侧表面上固定有防护挡片(15)。

6.根据权利要求1所述的一种激光熔覆用光学组件,其特征在于:所述推杆件(11)包括电动推杆(111)和法兰片(112),所述电动推杆(111)固定在所述第一安装块(10)上,且输出端与所述法兰片(112)固定连接,所述法兰片(112)通过设有的螺钉安装在所述锥形头(9)上。

7.根据权利要求1所述的一种激光熔覆用光学组件,其特征在于:所述安装直筒(2)上固定有橡胶套(16),所述橡胶套(16)套装在所述移动支架(6)上。

8.根据权利要求1所述的一种激光熔覆用光学组件,其特征在于:所述圆筒(8)的一侧固定有第二安装块(17),所述第二安装块(17)上滑动连接有导向限位杆(18),所述导向限位杆(18)螺纹连接在所述锥形头(9)上。

9.根据权利要求1所述的一种激光熔覆用光学组件,其特征在于:所述锥形头(9)上垂直固定有送料筒(19),所述送料筒(19)的上方分别连接有输气管(20)和输料管(21)。

10.一种激光熔覆用光学组件的使用方法,其特征在于:包括以下步骤:


技术总结
本发明公开了一种激光熔覆用光学组件及其使用方法,其技术方案要点是:包括激光熔覆头本体,所述激光熔覆头本体设置有安装直筒,所述安装直筒的外侧表面上设置有移动框架,且内侧表面上设置有两个环形反光镜块,所述移动框架内通过轴承转动连接有双向螺纹杆,所述双向螺纹杆上螺纹连接有两个移动支架,所述移动支架的一侧插装在所述安装直筒上,且一侧与所述环形反光镜块固定连接,所述安装直筒内设置有圆锥镜块;方便调节两个移动支架相向或相反移动位置,从而带动两个环形反光镜块的位置进行调整,对激光束线的反射角度进行调节,从而对光斑直径的大小进行调整,提高晶粒细化效果以及熔覆层的硬度。

技术研发人员:段开椋
受保护的技术使用者:陕西中科中美激光科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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