一种L型迷你型激光熔覆头装置

技术领域

本发明专利涉及激光熔覆领域，具体为一种L型迷你型激光熔覆头装置。背景技术

激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，激光表面熔覆是通过在激光束作用下，将合金粉末或陶瓷粉末与工件基体表面迅速加热使之熔化，待激光束移开后使其自冷却，从而形成稀释率极低、与工件基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而显著改善工件基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气等特性的一种表面强化方法。

中国专利：一种激光熔覆头, 授权公告号：CN212894978U,授权公告日：2021年4月6日，通过设置挡板减少料渣迸溅至镜头上，对镜头以及激光熔覆头起到了防护作用，减少了激光熔覆头受到损伤；同时，挡板可隔绝一部分热量，进一步减少了激光熔覆头受到损伤,通过其他辅助结构可进一步对镜头和激光熔覆头起到防护作用，但是该专利和现有的熔覆头一样，存在一些缺陷，现有的熔覆头放置在机器人末端上，或者放置在多轴机械手上，体积不够小巧，拿取不方便，需要一直占用机器人或多轴机械手资源，且不能应用于多种熔覆场合，比如可以用于普通熔覆，也可以用于内孔熔覆，也可以用于手持熔覆，市场上迷你型激光熔覆头装置存在很大的空白，因此需要设计一种L型迷你型激光熔覆头装置来解决上述问题。

发明内容

本发明专利涉及激光熔覆领域，具体为一种L型迷你型激光熔覆头装置，以解决上述背景技术中提出的由于现有的熔覆头放置在机器人末端上，或者放置在多轴机械手上，体积不够小巧，拿取不方便，需要一直占用机器人或多轴机械手资源，且不能应用于多种熔覆场合，比如可以用于普通熔覆，也可以用于内孔熔覆，也可以用于手持熔覆，市场上迷你型激光熔覆头装置存在很大的空白的问题。

为实现上述目的，本发明专利提供如下技术方案： 一种L型迷你型激光熔覆头装置，包括准直模块、保护气模块和X轴调节模块以及Z轴调节模块，所述准直模块与反射镜安装座相连接，所述反射镜安装座上设置有安装孔，所述安装孔内安装有第一保护镜片，所述反射镜安装座的通孔内远离所述第一保护镜片的一端固定安装有反射镜，所述反射镜的下端面设有保护镜抽屉，所述保护镜抽屉的下方安装有第二保护镜片，所述反射镜安装座的下方固定连接有保护气模块，所述保护气模块上固定连接有保护气接头，所述保护气模块上固定连接有X轴调节模块，所述X轴调节模块通过固定方式连接有Z轴调节模块。

本发明的进一步改进在于：所述Z轴调节模块和所述X轴调节模块之间设有铜座连接柱，所述铜座连接柱与锥形铜座通过固定方式连接，所述铜座连接柱与所述Z轴调节模块通过顶紧螺丝连接。

本发明的进一步改进在于：所述准直模块与所述反射镜安装座之间设有定位垫圈，所述定位垫圈套设在所述准直模块与所述反射镜安装座交界处的外侧，所述准直模块与所述反射镜安装座通过所述定位垫圈确保相对位置准确然后固定连接。

本发明的进一步改进在于：所述第一保护镜片的外侧设置有锁紧套圈，所述第一保护镜片放入所述反射镜安装座的安装孔内，通过所述锁紧套圈固定住所述第一保护镜片。

本发明的进一步改进在于：所述保护镜抽屉通过锁紧螺栓固定在所述反射镜安装座上。

本发明的进一步改进在于：所述锥形铜座的内孔过盈配合连接有送粉管，水管接头固定连接在锥形铜座的两侧。

本发明的进一步改进在于：所述压紧垫圈置于所述第二保护镜片上方，所述压紧垫圈与所述保护镜抽屉的端面有0.1mm的高度差，保证所述保护镜抽屉能从所述反射镜安装座中抽出。

本发明的进一步改进在于：所述保护气模块的内孔为20°的锥面，能让保护气产生向下的分力，保护效果更好。

本发明的进一步改进在于：所述反射镜为45°反射积分镜，聚焦的距离为100mm。

本发明的进一步改进在于：所述反射镜相对所述反射镜安装座能绕轴旋转夹角±15°。

本发明专利的有益效果：

1.采用准直焦距70mm（采用的准直镜，其固有的物理属性：焦距为70mm），聚焦焦距100mm，准直距离和聚焦焦距都很小，因此熔覆头体积小巧，总重小于1.8kg，因此拿取方便；

2.通过准直模块使用小准直距离输出直径18以内的准直激光，经具有反射及聚焦功能的45°的反射镜（反射镜的功能是反射及聚焦，也称积分镜，反射角度为45°）进行反射聚焦，使焦点光斑大于等于2mm，满足小芯径光纤（50um）级别激光器的激光熔覆工艺的光斑需求；

3.所述锥形铜座采用环形水冷，冷却效果好；所述锥形铜座的出光孔相对于光束的位置能够满足XYZ的三向直线调节，通过所述X轴调节模块能满足X向±2mm的调节量，通过所述铜座连接柱的U型槽能满足Z向±5mm的调节量，所述反射镜相对所述反射镜安装座能绕轴旋转±15°，则反射的光也会绕旋转轴线转±15°，则使得光束的焦点位置能实现Y轴方向的调节。

附图说明

下面结合附图对本发明专利作进一步详细描述。

图1为本发明专利的激光熔覆头装置主视外观结构示意图；

图2为本发明专利的激光熔覆头装置的侧面全剖结构示意图；

图3为本发明专利的激光熔覆头装置俯视外观结构示意图；

图4为本发明专利的激光熔覆头装置的正面全剖结构示意图；

图5为本发明专利的激光熔覆头装置下段局部立体示意图；

图中：1-准直模块、2-反射镜安装座、3-定位垫圈、4-锁紧套圈、5-第一保护镜片、6-反射镜、7-水管接头、8-锁紧螺栓、9-保护镜抽屉、10-保护气模块、11-保护气接头、12-X轴调节模块、13-Z轴调节模块、14-顶紧螺丝、15-铜座连接柱、16-锥形铜座、17-送粉管、18-压紧垫圈、19-第二保护镜片、20-U型槽。

具体实施方式

本发明专利提供的一种L型迷你型激光熔覆头装置的结构如图1、图2、图3、图4所示，包括准直模块1、保护气模块10和X轴调节模块12以及Z轴调节模块13，所述准直模块1与反射镜安装座2之间设有定位垫圈3，所述定位垫圈3套在所述准直模块1与所述反射镜安装座2交界处的外侧，所述反射镜安装座2靠近所述定位垫圈3的位置设有安装孔，所述安装孔内安装有第一保护镜片5，所述第一保护镜片5的外侧设置有锁紧套圈4，所述准直模块1与所述反射镜安装座2通过所述定位垫圈3确保相对位置准确，然后固定连接在一起，所述第一保护镜片5放入所述反射镜安装座2的安装孔内，通过所述锁紧套圈4固定住所述第一保护镜片5。

所述反射镜安装座2的通孔内远离所述第一保护镜片5的一端固定安装有反射镜6，所述反射镜6的安装法兰面上固定连接有水管接头7，所述反射镜的下端面与所述准直模块1垂直的位置设有保护镜抽屉9，所述保护镜抽屉9的下方安装有第二保护镜片19，所述第二保护镜片19放入保护镜抽屉9孔内，所述第二保护镜片19上方设有压紧垫圈18，所述保护镜抽屉9通过锁紧螺栓8固定在所述反射镜安装座2上，所述反射镜安装座2的下方固定连接有保护气模块10，所述保护气模块10上固定连接有保护气接头11，所述保护气模块10上固定连接有X轴调节模块12，所述X轴调节模块12通过固定方式连接有Z轴调节模块13。

所述Z轴调节模块13和所述X轴调节模块12之间设有铜座连接柱15，所述铜座连接柱15与锥形铜座16通过固定方式连接，所述铜座连接柱15与所述Z轴调节模块13通过顶紧螺丝14连接，所述锥形铜座16的内孔过盈配合连接有送粉管17，所述水管接头7固定连接在锥形铜座16两侧，所述反射镜6和所述锥形铜座16均装有水冷，都要装所述水管接头7，所述水管接头7分别接进水和出水。

所述送粉管17采用高硬度，高耐磨的合金材料，所述送粉管17出粉内孔采用优异的加工工艺保证内孔光洁度达到Ra0.4以下，所述锥形铜座16采用环形水冷，冷却效果好，所述铜座连接柱15的U型槽20能满足Z向±5mm的调节量。

所述压紧垫圈18置于所述第二保护镜片5上方，与所述保护镜抽屉9的端面有0.1mm的高度差，保证所述保护镜抽屉9能从所述反射镜安装座2中抽出，所述X轴调节模块12能满足X向±2mm的调节量，所述保护气模块10的内孔为20°的锥面，能让保护气产生向下的分力，保护效果更好。

所述反射镜6为45°反射积分镜，材质为紫铜，有水冷槽，聚焦的距离为100mm；所述反射镜6相对所述反射镜安装座2能绕轴旋转±15°，所述准直模块1的准直焦距为70mm。

工作原理：

光纤接入所述准直模块1，先打开红光，用美纹纸粘在所述锥形铜座16的出光孔上，观察光斑，如果光打满整个出光孔，拧松所述Z轴调节模块13上的所述顶紧螺丝14，调节所述铜座连接柱15的上下位置，调节至光斑比出光孔小，然后拧紧所述顶紧螺丝14，此时再观察光斑是否在出光孔的正中心，如果不在正中心，调节所述X轴调节模块12的X向位置，直至光斑在X轴方向上居中，然后再调节所述反射镜6，使得所述反射镜6相对所述反射镜安装座2绕轴旋转，直至光斑在Y轴方向上居中，然后连接好水路，气路还有粉路，调节好出粉孔与待加工工件的距离，此时可以进行激光熔覆作业。

激光溶覆是利用高能激光束辐照，通过迅速熔化、扩展和凝固，在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，构成一种新的复合材料，以弥补基体所缺少的高性能，能充分发挥二者的优势，克服彼此的不足。

对于本领域技术人员而言，显然本发明专利不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明专利的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明专利，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明专利的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明专利内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。