一种可快速对焦的激光熔覆装置的制作方法

本实用新型涉及一种激光熔覆装置，尤其是一种可快速对焦的激光熔覆装置。

背景技术：

激光熔覆是一种利用高功率激光束熔化涂覆材料与一小薄层基体材料，形成一个无气孔、无裂纹厚50μm-2mm、低稀释率、与基体有良好冶金结合的表面涂层的新兴技术。熔覆层的形貌和质量受多种因素的影响，其中离焦量为一个重要影响因素。

离焦量是指激光焦点离加工工件之间的距离，在激光熔覆过程中，离焦量能改变进入熔池的实际激光能量和粉末数量，离焦量太大会增大稀释率甚至烧损涂层，离焦量太小导致粉末未熔透而出现夹渣和气孔，严重影响涂层的性能，精准控制激光熔覆过程中的离焦量显得尤为必要了。

现有的基于激光熔覆的对焦装置及方法在使用时仍存在不足之处，通常采用卡尺测量熔覆头底端到工件表面的距离而直接确定离焦量，在大量试验时，由于测量误差而导致每次试验的离焦量有较大差异，且严重影响工作效率，亟需解决。

技术实现要素：

为了解决现有技术中激光熔覆装置对焦不便且对焦误差较大的缺点，本实用新型提出一种可快速对焦的激光熔覆装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：

一种可快速对焦的激光熔覆装置，包括激光熔覆头，所述激光熔覆头竖直设置，且所述激光熔覆头的底端端面上设有激光输出口；

所述激光熔覆头的一侧设有辅助所述激光熔覆头对焦的对焦装置，所述对焦装置包括角度测量仪、旋转标尺和光线发射仪；

所述角度测量仪的内端通过连接装置固定在所述激光熔覆头的一侧；所述角度测量仪的正面上设有具有圆心的刻度表，所述圆心与所述激光熔覆头的中心轴的连线垂直于所述激光熔覆头的中心轴，且所述激光熔覆头的中心轴位于所述角度测量仪的正面所在的平面内；

所述旋转标尺可转动地设置在所述圆心处，所述旋转标尺沿长度方向的的顶端构成所述角度测量仪的角度指针，所述旋转标尺沿长度方向的底端指向所述激光熔覆头的激光输出口的下方，且所述旋转标尺沿长度方向的底端的端面上固定设有光线发射仪；所述光线发射仪发射的光线位于所述旋转标尺沿长度方向的延长线上，且所述光线发射仪发射的光线与所述激光熔覆头发射的激光位于同一平面内。

进一步的，所述光线发射仪通过螺母固定在所述旋转标尺上。

进一步的，所述光线发射仪为红外线发射仪。

进一步的，所述连接装置为直尺，所述直尺沿长度方向的一端通过固定装置固定在激光熔覆头上，所述直尺沿长度方向的另一端沿激光熔覆头的径向延伸并与所述角度测量仪固定连接，且所述直尺的正面上沿长度方向设有刻度。

进一步的，所述直尺的正面位于竖直平面内，且所述直尺的正面与所述角度测量仪的正面相平行。

进一步的，所述固定装置包括同轴套设并固定在所述激光熔覆头上的卡箍，所述直尺与所述卡箍通过螺栓固定。

进一步的，所述角度测量仪包括半圆形的角度盘，所述角度盘包括直线边和弧形边；所述角度盘的直线边与所述直尺平行并固定在所述直尺上，所述刻度表沿着所述角度盘的弧形边设置。

进一步的，所述刻度表的圆心处设有转轴，所述旋转标尺可转动地设置在所述转轴上。

进一步的，所述转轴为螺钉。

本实用新型的有益效果主要表现在：

本实用新型利用对焦装置进行对焦，通过数学计算和调节旋转标尺能精准控制离焦量，快速、准确。且在离焦量相同的情况下，只需调节一次角度就能完成全部试验，不仅使得同一批次的试验误差相同，达到了控制变量的效果，也同时节约了大量离焦量调节工时间。

附图说明

图1是本实用新型实施例中激光熔覆装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照附图，本实用新型提供一种可快速对焦的激光熔覆装置，包括激光熔覆头1，所述激光熔覆头1竖直设置，且所述激光熔覆头1的底端端面上设有激光输出口；

具体的，所述激光熔覆头1呈圆柱体状，所述激光熔覆头1的底端呈圆锥状。

所述激光熔覆头1的一侧设有辅助所述激光熔覆头对焦的对焦装置，所述对焦装置包括角度测量仪5、旋转标尺7和光线发射仪8；

所述角度测量仪5的内端通过连接装置4固定在所述激光熔覆头1的一侧；所述角度测量仪5的正面上设有具有圆心的刻度表，所述圆心与所述激光熔覆头1的中心轴的连线垂直于所述激光熔覆头1的中心轴，且所述激光熔覆头1的中心轴位于所述角度测量仪5 的正面所在的平面内；

所述旋转标尺7可转动地设置在所述圆心处，所述旋转标尺7 沿长度方向的的顶端构成所述角度测量仪5的角度指针，所述旋转标尺7沿长度方向的底端指向所述激光熔覆头1的激光输出口的下方，且所述旋转标尺7沿长度方向的底端的端面上固定设有光线发射仪；所述光线发射仪8发射的光线位于所述旋转标尺7沿长度方向的延长线上，且所述光线发射仪8发射的光线与所述激光熔覆头 1发射的激光位于同一平面内，以确保所述光线发射仪8发射的光线与所述激光熔覆头1发射的激光具有交点。

具体的，所述角度测量仪5的正面是竖直平面，当旋转标尺7 旋转时，旋转标尺7位于所述圆心上方的一端可用于在刻度表上指示所述旋转标尺7的旋转角度。

具体的，所述光线发射仪8通过螺母固定在所述旋转标尺7上。

进一步的，所述光线发射仪8为红外线发射仪。

进一步的，所述连接装置4为直尺，所述直尺沿长度方向的一端通过固定装置2固定在激光熔覆头1上，所述直尺沿长度方向的另一端沿激光熔覆头1的径向延伸并与所述角度测量仪5固定连接，且所述直尺的正面上沿长度方向设有刻度。

具体的，所述直尺的正面位于竖直平面内，且所述直尺的正面与所述角度测量仪5的正面相平行。

进一步的，所述固定装置2包括同轴套设并固定在所述激光熔覆头1上的卡箍，所述直尺与所述卡箍通过螺栓3固定。

具体的，所述卡箍套设在所述激光熔覆头1，并通过所述螺栓3 锁紧，以卡紧在所述激光熔覆头1上。

进一步的，所述角度测量仪5包括半圆形的角度盘，所述角度盘包括直线边和弧形边；所述角度盘的直线边与所述直尺平行并固定在所述直尺上，所述刻度表沿着所述角度盘的弧形边设置。

进一步的，所述刻度表的圆心处设有转轴，所述旋转标尺7可转动地设置在所述转轴上。

进一步的，所述转轴为螺钉6。

卡箍与激光熔覆头1同轴。直尺4与激光熔覆头1的轴线保持垂直。红外线发射仪8的轴线要与激光熔覆头1的轴线在同一平面内。红外线发射仪8的十字红外线与激光红光交于工件9的表面形成汇聚焦点10。

定义所述圆心与所述激光熔覆头1的中心轴的连线为校准线，且所述校准线的长度为L；

所述校准线与所述红外线发射仪发射的红外线(或所述校准线与旋转标尺7)的夹角为α；

所述校准线与所述激光输出口的距离为h；

激光熔覆头1的激光输出口到工件9上表面上待加工区域的距离为H；

利用本实用新型对工件9进行激光熔覆，可按以下步骤进行快速对焦：

a、测量得到h的值和L的值；

b、确定所需的H的值；

c、根据公式α＝arctan[(h+H)/L]计算出所需角度β；

d、调节旋转标尺7，使α＝β；

e、固定工件9，开启红外线发射仪8；调整激光熔覆头1沿竖直方向的高度，使激光熔覆头1发射的光线与红外线发射仪8发射的红外线相交于工件9上待加工区域上的一汇聚焦点10上，则此时激光熔覆头1的激光出口到工件9上表面的距离为H，完成对焦。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。