一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置的制作方法

本发明涉及激光熔覆，尤其涉及一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置。

背景技术：

1、目前光内送粉激光熔覆技术大多数通过反射分光后抛物曲面反射聚焦形成光斑，在实际生产和应用中易出现光斑能量不稳定，适配性差等问题。现有技术利用抛物线反射聚焦的形式，但其对光轴失准的敏感度极高，容易产生慧差，其细微的失准引发的像散将大大降低焦斑的光强，因此在在实际使用过程中，采用抛物曲面反射聚焦激光加工的效果并不理想。

2、中国专利文献cn113005445b，公开了一种光路偏焦进行不同中空或实心光斑熔覆装置及使用方法，提出了可变光路偏焦技术，即从准直光路、扩束光路、聚焦光路中通过移动改变准直镜焦距或移动改变环锥直面反射镜与圆锥直面反射镜的相对位置，使聚焦光束在圆锥镜与环锥镜反射后，形成的中空圆锥形光束在聚焦前相交，而焦点偏离光轴并形成一焦点圆。在相交光束不同的光轴横截面上得到不同的实心光斑或占空比较小的环形光斑，可避免原不偏焦聚焦光路中空光斑占空比太大而中心光能不足问题，实现较宽熔道的熔覆成形。但是，该结构是通过圆锥直面反射镜和环锥直面反射镜的反射进行聚焦，其聚焦强度较差，需要更大功能激光器才能完成激光熔覆加工。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，通过第一反射分光镜和第二反射分光镜反射形成环形激光束，再经过聚焦透镜将环形激光束辐照聚焦形成光斑，聚焦光斑强度高。

2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，包括第一反射分光镜、第二反射分光镜、聚焦透镜、竖直排管送粉装置以及准直镜组，所述准直镜组的一侧设置有第一反射分光镜，第二反射分光镜设置在第一反射分光镜的外部，第二反射分光镜在远离准直镜组的一侧设置有聚焦透镜，竖直排管送粉装置设置在第一反射分光镜远离准直镜组的一侧；使用状态下，激光束通过准直镜组形成准直光束，准直光束经过第一反射分光镜及第二反射分光镜二次反射，以中轴线向外偏移形成环形激光束，再经过聚焦透镜将环形激光束辐照聚焦形成光斑。

3、还包括激光输出装置，激光输出装置位于准直镜组远离第一反射分光镜一侧，激光输出装置用于与传输光纤连接输出激光束。

4、还包括保护镜，所述保护镜设置在聚焦透镜远离第二反射分光镜一侧。

5、所述保护镜为环形结构。

6、所述第一反射分光镜和第二反射分光镜将准直光束沿中轴线向外平行偏移或者呈角度偏移。

7、所述聚焦透镜的直径大于第二反射分光镜的截面圆直径。

8、所述聚焦透镜为环形结构。

9、所述第一反射分光镜和/或第二反射分光镜能够沿中轴线相对移动，从而调节所述光斑的直径大小。

10、所述第二反射分光镜与聚焦透镜之间设置有平面反射镜，使环形激光束经平面反射镜反射改变一个0~90度偏角后再通过聚焦透镜进行聚焦。

11、所述第一反射分光镜的底部安装有光斑调节装置，第一反射分光镜通过光斑调节装置能够沿中轴线调节移动；所述光斑调节装置包括底座、升降座以及楔块，底座的上侧面设有内凹的v形面，升降座的下侧面设有下凸的v形面，升降座安装在底座的上侧，所述底座上相对的两侧分别设有至少两个滑槽，两个滑槽之间设置有螺纹孔，滑槽的上侧敞开，滑槽内分别安装有楔块，楔块的上侧斜面与升降座下侧面对应，每侧的两个楔块之间设置连接板连接，螺栓的螺纹端穿过连接板后与螺纹孔螺纹连接，所述底座与升降座相对的一侧分别对称的设有多对盲孔，盲孔内安装有弹簧，弹簧上端与升降座固定连接，下端与底座固定连接；所述第一反射分光镜安装在升降座的上侧面。

12、1、激光束通过准直镜组形成准直光束，准直光束经过第一反射分光镜及第二反射分光镜二次反射，以中轴线向外偏移形成环形激光束，再经过聚焦透镜将环形激光束辐照聚焦形成光斑。通过第一反射分光镜和第二反射分光镜反射形成环形激光束，再经过聚焦透镜将环形激光束辐照聚焦形成光斑，聚焦光斑强度高。

13、2、通过与环形中空激光束耦合中心送粉的方式来实现光内送粉，相比于抛物曲面反射聚焦的方式极大减少了激光光学系统的像差，降低了对光轴失准的灵敏度，同时加工难度小，价格相对较低。且可通过更换聚焦透镜来调整工作焦距大小而不影响内部送粉预留空间区域大小。

14、3、第一反射分光镜和/或第二反射分光镜能够沿中轴线相对移动，从而调节所述光斑的直径大小。

15、4、第二反射分光镜与聚焦透镜之间设置有平面反射镜，使环形激光束经平面反射镜反射改变一个0~90度偏角后再通过聚焦透镜进行聚焦，便于应用到狭窄空间。

技术特征：

1.一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，其特征在于：包括第一反射分光镜（1）、第二反射分光镜（2）、聚焦透镜（3）、竖直排管送粉装置（5）以及准直镜组（6），所述准直镜组（6）的一侧设置有第一反射分光镜（1），第二反射分光镜（2）设置在第一反射分光镜（1）的外部，第二反射分光镜（2）在远离准直镜组（6）的一侧设置有聚焦透镜（3），竖直排管送粉装置（5）设置在第一反射分光镜（1）远离准直镜组（6）的一侧；使用状态下，激光束（11）通过准直镜组（6）形成准直光束，准直光束经过第一反射分光镜（1）及第二反射分光镜（2）二次反射，以中轴线（9）向外偏移形成环形激光束，再经过聚焦透镜（3）将环形激光束辐照聚焦形成光斑（10）。

2.根据权利要求1所述的一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，其特征在于：还包括激光输出装置（7），激光输出装置（7）位于准直镜组（6）远离第一反射分光镜（1）一侧，激光输出装置（7）用于与传输光纤连接输出激光束（11）。

3.根据权利要求1所述的一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，其特征在于：还包括保护镜（4），所述保护镜（4）设置在聚焦透镜（3）远离第二反射分光镜（2）一侧。

4.根据权利要求3所述的一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，其特征在于：所述保护镜（4）为环形结构。

5.根据权利要求1所述的一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，其特征在于：所述第一反射分光镜（1）和第二反射分光镜（2）将准直光束沿中轴线（9）向外平行偏移或者呈角度偏移。

6.根据权利要求1所述的一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，其特征在于：所述聚焦透镜（3）的直径大于第二反射分光镜（2）的截面圆直径。

7.根据权利要求1所述的一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，其特征在于：所述聚焦透镜（3）为环形结构。

8.根据权利要求1所述的一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，其特征在于：所述第一反射分光镜（1）和/或第二反射分光镜（2）能够沿中轴线（9）相对移动，从而调节所述光斑（10）的直径大小。

9.根据权利要求1所述的一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，其特征在于：所述第二反射分光镜（2）与聚焦透镜（3）之间设置有平面反射镜，使环形激光束经平面反射镜反射改变一个0~90度偏角后再通过聚焦透镜（3）进行聚焦。

10.根据权利要求8所述的一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，其特征在于：所述第一反射分光镜（1）的底部安装有光斑调节装置（8），第一反射分光镜（1）通过光斑调节装置（8）能够沿中轴线（9）调节移动；所述光斑调节装置（8）包括底座（81）、升降座（82）以及楔块（83），底座（81）的上侧面设有内凹的v形面，升降座（82）的下侧面设有下凸的v形面，升降座（82）安装在底座（81）的上侧，所述底座（81）上相对的两侧分别设有至少两个滑槽（811），两个滑槽（811）之间设置有螺纹孔（812），滑槽（811）的上侧敞开，滑槽（811）内分别安装有楔块（83），楔块（83）的上侧斜面与升降座（82）下侧面对应，每侧的两个楔块（83）之间设置连接板连接，螺栓（84）的螺纹端穿过连接板后与螺纹孔（812）螺纹连接，所述底座（81）与升降座（82）相对的一侧分别对称的设有多对盲孔，盲孔内安装有弹簧（85），弹簧（85）上端与升降座（82）固定连接，下端与底座（81）固定连接；所述第一反射分光镜（1）安装在升降座（82）的上侧面。

技术总结
一种双反射镜聚焦式光内送粉激光熔覆头装置，包括第一反射分光镜、第二反射分光镜、聚焦透镜、竖直排管送粉装置以及准直镜组，所述准直镜组的一侧设置有第一反射分光镜，第二反射分光镜设置在第一反射分光镜的外部，第二反射分光镜在远离准直镜组的一侧设置有聚焦透镜，竖直排管送粉装置设置在第一反射分光镜远离准直镜组的一侧；使用状态下，激光束通过准直镜组形成准直光束，准直光束经过第一反射分光镜及第二反射分光镜二次反射，以中轴线向外偏移形成环形激光束，再经过聚焦透镜将环形激光束辐照聚焦形成光斑。通过第一反射分光镜和第二反射分光镜反射形成环形激光束，再经过聚焦透镜将环形激光束辐照聚焦形成光斑，聚焦光斑强度高。

技术研发人员：刘辉,吴涛,耿在明,邓键,杨小龙,杨杰,嵇东雷,任益明,周湖仁,赵改鹏,潘伯操,李永超,贺勇,杨岑岑
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15