一种可调节宽光斑反射式聚焦的激光内孔淬火工作头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可调节宽光斑反射式聚焦的激光内孔淬火工作头，属于激光表面处理加工领域。
【背景技术】
[0002]目前，随着工业激光器发展，激光淬火技术得到了越来越广泛的应用，激光表面淬火是用高能激光束快速扫描工件表面，在表面极薄一层的小区域内(光斑大小)快速吸收能量而使温度急剧上升。由于金属基体优良的传热导热性，表面热量迅速传到工件的其它部分，从而在极短的瞬间完成自冷淬火，实现工件表面的相变硬化。激光淬火后，在工件表面可得到晶体细化、组织致密的马氏体和莱氏体，表层石墨消失，碳化物含量增加，弥散度提高，在次表层产生残余奥氏体。
[0003]激光淬火技术可极大的提高零件表面的硬度、耐磨性、抗腐蚀性，同时还可以循环再制造，节约零件使用成本，延长使用寿命。激光表面淬火技术解决了许多常规热处理工艺无法解决的问题，如薄壁件的淬火、内孔零件的表面处理等，已大量应用于冶金、汽车、模具、五金、轻工，机械制造等行业，适合各种零件的热处理，对于具有内孔零件的表面处理，许多常规热处理工艺无法解决必须要用激光淬火技术才能实现。
【发明内容】
[0004]基于激光淬火技术的特点，本发明的目的在于提供一种可调节宽光斑反射式聚焦的激光内孔淬火工作头，是反射聚焦部分和反射工作部分通过光斑调中机构连接，光纤传输到准直器、45°积分镜、45°反射镜到需要内孔淬火的工件表面，完成工件内孔淬火工艺。
[0005]本发明的技术方案是通过以下方式实现的:一种可调节宽光斑反射式聚焦的激光内孔淬火工作头，由反射聚焦部分和反射工作部分，所述的反射聚焦部分由法兰、聚焦镜模块、准直模块、准直器、水冷保护镜模块、积分镜镜架、积分镜、水冷接口组成；反射工作部分由支架、45°反射镜、45°反射镜镜架、高度方向调节螺母组成，其特征在于:反射聚焦部分和反射工作部分通过中间的光斑调中机构连接，激光器发出激光，通过光纤传输到准直器、45°积分镜、45°反射镜到需要内孔淬火的工件表面，完成内孔淬火。
[0006]所述的光斑调中机构是由上支架、盖板、下支架、调整环、微调螺丝、半圆锁紧环组成.半圆锁紧环通过半径差压紧连接反射工作部分的支架，通过调节90°均布的四个微调螺丝，平行移动光斑在反射镜中的位置，从而移动焦点的位置。
[0007]所述的积分镜聚焦的光斑有矩形6X1、矩形10X2、矩形30X1型号。
[0008]所述的积分镜、水冷保护镜模块、45°反射镜均具有一进一出两路水连接。
[0009]本发明的有益效果是:1.解决了许多常规内表面热处理工艺无法解决的问题，提高零件内壁的硬度、耐磨性、抗腐蚀性，节约零件使用成本，延长使用寿命。2.在内孔淬火工艺中积分镜、水冷保护镜模块、45°反射镜都是一进一出两路水连接，保证了长时间有效的内孔淬火加工。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的激光内孔淬火工作头的装配图。
[0011]图2是图1的侧视图。
[0012]图3是激光内孔淬火的原理图。
[0013]图4是调中机构结构剖视图。
[0014]图5是光斑矩形6X1的激光内孔淬火头结构图。
[0015]图6是光斑矩形10X2的激光内孔淬火头结构图。
[0016]图7是光斑矩形30X1的激光内孔淬火头结构图。
[0017]图中I法兰，2聚焦镜模块，3准直模块，4准直器，5水冷保护镜模块，6光斑调中机构，7支架，8、45°反射镜，9、45°反射镜镜架，10高度方向调节螺母，11积分镜镜架，12积分镜，13水冷接口。
【具体实施方式】
[0018]由图1、图2知，一种可调节宽光斑反射式聚焦的激光内孔淬火工作头，分为两部分，反射聚焦部分和反射工作部分，反射聚焦部分由法兰1、聚焦镜模块2、准直模块3、准直器4、水冷保护镜模块5、积分镜镜架11、积分镜12、水冷接口 13组成；反射工作部分由支架7、45°反射镜8、45°反射镜镜架9、高度方向调节螺母10组成，而连接反射聚焦部分和反射工作部分是通过中间的光斑调中机构6来完成。反射工作部分设有调节螺母10，用于光斑的角度和焦点的位置调节，来实现不同焦距的激光内孔淬火加工。激光内孔淬火头中积分镜12、水冷保护镜模块5、45°反射镜8都是一进一出两路水连接，保证各反射镜循环水带走镜片的高温，在长时间淬火工艺过程中镜片能够完全冷却。
[0019]由图3知，是激光内孔淬火的原理图。激光内孔淬火的原理是激光器发出激光，通过光纤传输到准直器4，准直器将光束准直，通过45°积分镜12聚焦成方光斑透过保护镜，经过45°反射镜8反射到需要内孔淬火的工件表面，工件回转，完成内孔淬火工艺。
[0020]由图4知，是调中机构结构剖视图。光斑调中机构6是由上支架6-1、盖板6-2、下支架6-3、调整环6-4、微调螺丝6-5、半圆锁紧环6-6组成.半圆锁紧环6_6通过半径差压紧连接反射工作部分的支架7，通过调节90°均布的四个微调螺丝6-5，平行移动光斑在反射镜8中的位置，从而移动焦点的位置。
[0021]由图5、图6、图7知，是多种型号光斑的激光内孔淬火头结构图。激光内孔淬火头中积分镜12聚焦的光斑有多种型号，如矩形6X1、10X2、30X1等，更换方便，根据不同的激光光斑，需对应不同的反射镜部分，来实现不同大小的内孔进行激光内孔淬火工艺。
【主权项】
1.一种可调节宽光斑反射式聚焦的激光内孔淬火工作头，由反射聚焦部分和反射工作部分，所述的反射聚焦部分由法兰(I)、聚焦镜模块(2)、准直模块(3)、准直器(4)、水冷保护镜模块(5)、积分镜镜架(11)、积分镜(12)、水冷接口(13)组成；反射工作部分由支架(7)、45°反射镜(8)、45°反射镜镜架(9)、高度方向调节螺母(10)组成，其特征在于:反射聚焦部分和反射工作部分通过中间的光斑调中机构(6)连接，激光器发出激光，通过光纤传输到准直器(4)、45°积分镜(12)、45°反射镜(8)到需要内孔淬火的工件表面，完成工件内孔淬火。
2.根据权利要求1所述的一种可调节宽光斑反射式聚焦的激光内孔淬火工作头，其特征在于:所述的光斑调中机构(6)是由上支架(6-1)、盖板(6-2)、下支架(6-3)、调整环(6-4)、微调螺丝(6-5)、半圆锁紧环(6-6)组成.半圆锁紧环(6-6)通过半径差压紧连接反射工作部分的支架(7)，通过调节90°均布的四个微调螺丝(6-5)，平行移动光斑在反射镜8 ()中的位置，从而移动焦点的位置。
3.根据权利要求1所述的一种可调节宽光斑反射式聚焦的激光内孔淬火工作头，其特征在于:所述的积分镜(12)聚焦的光斑有矩形6X1、矩形10X2、矩形30X1型号。
4.根据权利要求1所述的一种可调节宽光斑反射式聚焦的激光内孔淬火工作头，其特征在于:所述的积分镜(12)、水冷保护镜模块(5)、45°反射镜(8)均具有一进一出两路水连接。
【专利摘要】一种可调节宽光斑反射式聚焦的激光内孔淬火工作头，由反射聚焦部分和反射工作部分，所述的反射聚焦部分由法兰（1）、聚焦镜模块（2）、准直模块（3）、准直器（4）、水冷保护镜模块（5）、积分镜镜架（11）、积分镜（12）、水冷接口（13）组成；其特征在于：反射聚焦部分和反射工作部分通过中间的光斑调中机构（6）连接，激光器发出激光，通过光纤传输到准直器（4）、45°积分镜（12）、45°反射镜（8）到需要内孔淬火的工件表面，完成工件内孔淬火。本发明，提高了零件内壁的硬度、耐磨性、抗腐蚀性，节约了零件的使用成本，延长了使用寿命，保证了长时间有效的内孔淬火加工。
【IPC分类】C21D1-09
【公开号】CN104611515
【申请号】CN201510048260
【发明人】葛伟伟, 李达, 林培晨, 林学春
【申请人】江苏中科四象激光科技有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月30日