一種提高雷射設備利用效率的裝置及其方法與流程

2023-10-31 19:58:47 2

本發明屬於雷射熔覆領域，具體地說，是一種提高雷射設備利用效率的裝置及其方法。

背景技術：

雷射熔覆技術是一種新型的表面再製造技術，主要用於材料表面性能改善及零件表面修復。通過不同添料方式在基材表面添加雷射熔覆材料，並利用高能雷射束使其熔化與基材表面薄層一起熔凝。由於熔覆合金材料的性能優於基體，並與基體呈冶金結合狀態，因此使基體表面的耐高溫、耐磨損和耐腐蝕等特性得到顯著提高。現工業生產所使用的雷射設備額定功率大多為10000w，而實際生產中常用功率遠小於機器的額定輸出功率（實際生產功率大約為1000w-3000w左右），所以造成雷射設備利用效率底下。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種提高雷射設備利用效率的裝置及其方法，以解決熔覆過程中雷射設備利用效率低下的問題，實現雷射設備高效利用。

本發明披露的一種提高雷射設備利用效率的裝置，包括裝置的主體外殼，主體外殼的前後部分向外延伸設置有凹面鏡接口用來固定凹面鏡外殼，凹面鏡外殼的端部設置有凹面鏡，主體外殼的朝上部分設置有雷射入射口，凹面鏡外殼的底部向下方向設置有雷射出射口，主體外殼內部設置有分光鏡，分光鏡與凹面鏡處於同一水平位置，雷射出射口與凹面鏡外殼相連，其軸線與雷射反射聚焦方向一致。

本發明的進一步改進，主體外殼內部通過曲柄滑塊機構與分光鏡連接，曲柄滑塊機構包括曲柄、連杆、導滑槽、柱狀滑塊，通過電機驅動曲柄轉動，利用曲柄滑塊機構實現柱狀滑塊在導滑槽中往復運動，分光鏡由兩面相對擺放的45°平面鏡組成，並固定在柱狀滑塊中間位置上。

本發明的進一步改進，柱狀滑塊內部通有冷卻水，其端部與主體外殼間用伸縮管連接，冷卻水進出口設置在主體外殼上。

本發明的進一步改進，凹面鏡外殼內部通有冷卻水。

本發明還披露了一種提高雷射設備利用效率的方法，使用上述的提高雷射設備利用效率的裝置，具體包括如下步驟:

（1）在非工作狀態下，將該裝置安裝在雷射發射口下方，雷射發射口與分光器入射口相連且軸線重合，需要熔覆的板材放置在雷射出射口下方；

（2）通冷卻水並開啟裝置使分光鏡水平往復運動，雷射從入射口射入，照射在由兩面相對擺放的45°平面鏡組成的分光鏡上，雷射束輪流被兩塊平面鏡反射，射向兩個相反方向，使原連續雷射分為兩條能量減半的脈衝光束；

（3）轉動凹面鏡外殼，調整凹面鏡聚焦方向，使反射後的雷射聚焦到指定位置；

（4）自由拆卸兩個凹面鏡連同外殼與雷射出射，拆卸後主體兩側接口可選擇再次連接該裝置，使脈衝雷射再次分束。

本發明的有益效果：在熔覆過程中，依靠分光鏡和凹面鏡反射將高能雷射束分為兩束能量減半的脈衝光束進行高效熔覆。與凹面鏡外殼連接的雷射出射口可繞定軸自由轉動，可調整出射雷射的聚焦方向，大大提高了該裝置的靈活性與雷射熔覆時的準確度。雷射出射口連同凹面鏡可自由拆卸，再接入相同的主體裝置可實現脈衝雷射束的再次分束，從而顯著提高設備的生產效率。

附圖說明

圖1是本發明的外觀結構示意圖。

圖2是本發明的內部結構示意圖。

圖3是本發明的主體結構示意圖。

圖中，1-雷射入射口，2-凹面鏡外殼，3-雷射出射口，4-主體外殼，5-分光鏡冷卻水進口，6-凹面鏡冷卻水進口，7-凹面鏡冷卻水出口，8-凹面鏡，9-電機，10-曲柄，11-連杆，12-分光鏡，13-柱狀滑塊，14-伸縮管，15-分光鏡冷卻水出口，16-導滑槽，17-凹面鏡接口。

具體實施方式

為了加深對本發明的理解，下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細描述，該實施例僅用於解釋本發明，並不對本發明的保護範圍構成限定。

實施例：如圖1、圖2和圖3所示，一種提高雷射設備利用效率的裝置，包括裝置的主體外殼4，主體外殼4的前後部分向外延伸設置有凹面鏡接口17用來固定凹面鏡外殼2，凹面鏡外殼2的端部設置有凹面鏡8，主體外殼4的朝上部分設置有雷射入射口1，凹面鏡外殼2的底部向下方向設置有雷射出射口3，主體外殼4內部設置有分光鏡12，分光鏡12與凹面鏡8處於同一水平位置，雷射出射口3與凹面鏡外殼2相連，其軸線與雷射反射聚焦方向一致；進一步地，主體外殼4內部通過曲柄滑塊機構與分光鏡12連接，曲柄滑塊機構包括曲柄10、連杆11、導滑槽16、柱狀滑塊13，通過電機驅動曲柄轉動10，利用曲柄滑塊機構實現柱狀滑塊13在導滑槽16中往復運動，分光鏡12由兩面相對擺放的45°平面鏡組成，並固定在柱狀滑塊13中間位置上；在本實施例中，柱狀滑塊13內部通有冷卻水設定為分光鏡冷卻水，其端部與主體外殼4間用伸縮管14連接，分光鏡冷卻水進口5與分光鏡冷卻水出口15設置在主體外殼4上，凹面鏡外殼2內部通有冷卻水設定為凹面鏡冷卻水，凹面鏡冷卻水進口6和凹面鏡冷卻水出口7都設定在凹面鏡外殼2上。

本實施例的具體工作原理：連續雷射從雷射入射口1射入，分成兩束能量減半的脈衝雷射束分別從兩個雷射出射口3射出；工作過程中，首先開通分光鏡12與凹面鏡8的冷卻水，然後啟動電機9，曲柄10繞轉軸轉動，通過連杆11帶動柱狀滑塊13在導滑槽16內做往復運動，分光鏡12固定在柱狀滑塊中部，跟隨滑塊做高速往復運動。分光鏡12由兩面相對擺放的45°平面鏡組成，雷射束輪流被兩塊平面鏡反射，射向兩個相反方向，從而形成兩束脈衝雷射束，分束後的雷射再通過45°角度擺放的凹面鏡8反射並聚焦在所需熔覆的基板上。轉動調節凹面鏡外殼2可控制雷射出射方向，可用於熔覆任何角度擺放的基板，提高雷射熔覆的靈活性。冷卻水可以迅速將分光鏡與凹面鏡上的熱量轉移，提高設備工作壽命。

兩個凹面鏡8連同凹面鏡外殼2與雷射出射口3可自由拆卸，拆卸後主體兩側接口17可選擇再次連接該發明裝置，通過該發明裝置的疊加組合，使脈衝雷射再次分束。該組合裝置可利用單一雷射設備實現多塊基板同時熔覆，根據實際生產所需功率確定最佳分束次數，可充分高效利用雷射設備，並成倍提高生產效率。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵及優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。