一种分能量激光淬火头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光淬火领域，具体地说是一种新型分能量激光淬火头。
【背景技术】
[0002]激光淬火是利用激光将材料表面加热到相变点以上，随着材料自然冷却，奥氏体转变为马氏体，从而使材料表面硬化的淬火技术。
[0003]采用激光淬火齿面，其加热冷却速度很高，工艺周期短，不需要外部淬火介质。具有工件变形小，工作环境洁净，处理后不需要磨齿等精加工，且被处理齿轮尺寸不受热处理设备尺寸的限制等独特优点。
[0004]激光淬火的特点:
[0005]1.激光淬火后零件几乎不变形；
[0006]2.激光淬火几乎不破坏表面粗糙度；
[0007]3.激光淬火不开裂；
[0008]4.激光淬火可以对工件局部、沟、槽处进行淬火；
[0009]5.激光淬火清洁、高效不需要水或油等冷却介质；
[0010]6.淬火硬度比常规方法高淬火层组织细密、强韧性好；
[0011]7.激光淬火加热迅速、自然冷却，不需要炉膛保温和冷却介质进行冷却，是一种无污染绿色环保热处理工艺，可以很容易实现大型模具表面的均匀淬火。
[0012]8.激光淬火时，局部瞬间加热，加热速度快，热影响区小，因此被处理的模具变形很小。
[0013]9.激光束发散角很小，具有很好的指向性，能够通过导光系统对模具表面进行精确的局部淬火。
[0014]10.激光表面淬火的硬化层深度一般为0.3?1.5_。
[0015]激光淬火的功率密度高，冷却速度快，不需要水或油等冷却介质，是清洁、快速的淬火工艺。与感应淬火、火焰淬火、渗碳淬火工艺相比，激光淬火淬硬层均匀，硬度高(一般比感应淬火高1-3HRC)，工件变形小，加热层深度和加热轨迹容易控制，易于实现自动化，不需要像感应淬火那样根据不同的零件尺寸设计相应的感应线圈，对大型零件的加工也无须受到渗碳淬火等化学热处理时炉膛尺寸的限制，因此在很多工业领域中，激光淬火正逐步取代感应淬火和化学热处理等传统工艺。尤其重要的是激光淬火前后工件的变形几乎可以忽略，因此特别适合高精度要求的零件表面处理。
[0016]激光淬硬层的深度依照零件成分、尺寸与形状以及激光工艺参数的不同，一般在0.3?2.0mm范围之间。对大型齿轮的齿面、大型轴类零件的轴颈进行淬火，表面粗糙度基本不变，不需要后续机械加工就可以满足实际工况的需求。
[0017]激光熔凝淬火技术是利用激光束将基材表面加热到熔化温度以上，由于基材内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的工艺过程。获得的熔凝淬火组织非常致密，沿深度方向的组织依次为熔化-凝固层、相变硬化层、热影响区和基材。激光熔凝层比激光淬火层的硬化深度更深、硬度要高，耐磨性也更好。该技术的不足之处在于工件表面的粗糙度受到一定程度的破坏，一般需要后续机械加工才能恢复。为了降低激光熔凝处理后零件表面的粗糙度，减少后续加工量，华中科技大学配制了专门的激光熔凝淬火涂料，可以大幅度降低熔凝层的表面粗糙度。现在进行激光熔凝处理的冶金行业各种材料的乳辊、导卫等工件，其表面粗糙度已经接近激光淬火的水平。
[0018]当前激光淬火工艺，仅限于单道扫描方式，每两道之间都是产生软带，硬度变低。此实用新型解决的就是这个问题。
【实用新型内容】
[0019]本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种淬火面硬度均匀性好的适用于对两个淬火面进行淬火的分能量激光淬火头。
[0020]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0021]—种分能量激光淬火头，包括具有光纤接口的基体，其特征在于:所述基体还包括第一激光束出口和第二激光束出口，在所述基体内还设置有分能量光闸以及镜组，所述光纤接口连接在所述分能量关闸的入口，所述镜组设置在所述分能量光闸的分光光路上并将所述分能量光闸的分光从所述第一激光束出口和第二激光束出口射出。
[0022]所述镜组为两个距所述分能量光闸等距的反射镜，两个反射镜与所述分能量光闸的夹角相同。
[0023]第一激光束出口和第二激光束出口垂直。
[0024]本实用新型的有益效果为:
[0025]1.本实用新型激光淬火头具有两个激光束出口，每个激光束出口形成一个淬火光斑，两个淬火光斑可以同时对需要淬火处理的两个面进行淬火，而且是一次性淬火，避免了二次淬火后回火对硬度的影响。
[0026]2.当两个激光束出口垂直时，可以对长方体零件的两个直角面进行淬火，从而达到传统淬火工艺无法同时对长方体两个直角面进行一次性淬火的目的。
[0027]3.本实用新型，适用于直角面激光淬火工艺。
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型的结构示意图；
[0029]图2为淬火效果示意图。
[0030]其中:1光纤接口，2为基体，3为分能量关闸，4为第一激光束，5为第二激光束，6为工件，7为光斑，8为焊接区域。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
[0032]如图1，本实用新型激光淬火头，包括外端设置有光纤接口 I的基体2，在光纤接口I上连接传导光纤。在基体2内部安装分能量关闸3以及镜组，并通过镜组形成两个反射光路，分能量关闸3将激光能量平均分配成第一激光束4和第二激光束5，并通过两个反射光路最终形成相互垂直的两个作用在工件6淬火表面的淬火光斑7，其中光斑7的形状为方形。
[0033]两个反射光路分别由一个反射镜构成，两个反射光路上的反射镜与分能量关闸3的距离相同，与分能量关闸3的夹角相同。
[0034]本实用新型的工作原理为:
[0035]在实际应用的过程中，通过机器人将激光头放在合适的位置，保证光斑在如图1所示的位置。激光通过光纤输出到分能量关闸，分能量关闸将激光功率平均分配成两个光路，两个光路的激光能量是总能量的一半，调节好激光功率，激光头以一定的速度朝着图片的垂直方向运动进行激光淬火，直角面淬火工作完成。淬火效果如图2所示。
【主权项】
1.一种分能量激光淬火头，包括具有光纤接口的基体，其特征在于:所述基体还包括第一激光束出口和第二激光束出口，在所述基体内还设置有分能量光闸以及镜组，所述光纤接口连接在所述分能量关闸的入口，所述镜组设置在所述分能量光闸的分光光路上并将所述分能量光闸的分光从所述第一激光束出口和第二激光束出口射出。2.按权利要求1所述分能量激光淬火头，其特征在于:所述镜组为两个距所述分能量光闸等距的反射镜，两个反射镜与所述分能量光闸的夹角相同。3.按权利要求1或2所述分能量激光淬火头，其特征在于:第一激光束出口和第二激光束出口垂直。
【专利摘要】本实用新型属于激光淬火领域，具体地说是激光淬火工艺中的一种激光淬火头，包括光纤接口、基体、镜组和分能量光闸，其特征在于：所述的激光淬火头它可以对长方形零件的两个直角面进行淬火，而且是一次性淬火，避免了二次淬火后回火对硬度的影响，达到激光传统淬火工艺无法同时对长方体两个直角面一次性淬火的目的。
【IPC分类】C21D1/62, C21D1/09
【公开号】CN204848934
【申请号】CN201520538012
【发明人】迟海龙, 刘爽, 徐国建, 邢飞
【申请人】南京中科煜宸激光技术有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月23日