本發(fā)明屬于激光熔覆領(lǐng)域，具體地說，是一種提高激光設(shè)備利用效率的裝置及其方法。

背景技術(shù)：

激光熔覆技術(shù)是一種新型的表面再制造技術(shù)，主要用于材料表面性能改善及零件表面修復(fù)。通過不同添料方式在基材表面添加激光熔覆材料，并利用高能激光束使其熔化與基材表面薄層一起熔凝。由于熔覆合金材料的性能優(yōu)于基體，并與基體呈冶金結(jié)合狀態(tài)，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(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)所使用的激光設(shè)備額定功率大多為10000w，而實際生產(chǎn)中常用功率遠(yuǎn)小于機器的額定輸出功率（實際生產(chǎn)功率大約為1000w-3000w左右），所以造成激光設(shè)備利用效率底下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種提高激光設(shè)備利用效率的裝置及其方法，以解決熔覆過程中激光設(shè)備利用效率低下的問題，實現(xiàn)激光設(shè)備高效利用。

本發(fā)明披露的一種提高激光設(shè)備利用效率的裝置，包括裝置的主體外殼，主體外殼的前后部分向外延伸設(shè)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(shè)置有凹面鏡，主體外殼的朝上部分設(shè)置有激光入射口，凹面鏡外殼的底部向下方向設(shè)置有激光出射口，主體外殼內(nèi)部設(shè)置有分光鏡，分光鏡與凹面鏡處于同一水平位置，激光出射口與凹面鏡外殼相連，其軸線與激光反射聚焦方向一致。

本發(fā)明的進一步改進，主體外殼內(nèi)部通過曲柄滑塊機構(gòu)與分光鏡連接，曲柄滑塊機構(gòu)包括曲柄、連桿、導(dǎo)滑槽、柱狀滑塊，通過電機驅(qū)動曲柄轉(zhuǎn)動，利用曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)柱狀滑塊在導(dǎo)滑槽中往復(fù)運動，分光鏡由兩面相對擺放的45°平面鏡組成，并固定在柱狀滑塊中間位置上。

本發(fā)明的進一步改進，柱狀滑塊內(nèi)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(shè)置在主體外殼上。

本發(fā)明的進一步改進，凹面鏡外殼內(nèi)部通有冷卻水。

本發(fā)明還披露了一種提高激光設(shè)備利用效率的方法，使用上述的提高激光設(shè)備利用效率的裝置，具體包括如下步驟:

（1）在非工作狀態(tài)下，將該裝置安裝在激光發(fā)射口下方，激光發(fā)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激光出射口下方；

（2）通冷卻水并開啟裝置使分光鏡水平往復(fù)運動，激光從入射口射入，照射在由兩面相對擺放的45°平面鏡組成的分光鏡上，激光束輪流被兩塊平面鏡反射，射向兩個相反方向，使原連續(xù)激光分為兩條能量減半的脈沖光束；

（3）轉(zhuǎn)動凹面鏡外殼，調(diào)整凹面鏡聚焦方向，使反射后的激光聚焦到指定位置；

（4）自由拆卸兩個凹面鏡連同外殼與激光出射，拆卸后主體兩側(cè)接口可選擇再次連接該裝置，使脈沖激光再次分束。

本發(fā)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激光束分為兩束能量減半的脈沖光束進行高效熔覆。與凹面鏡外殼連接的激光出射口可繞定軸自由轉(zhuǎn)動，可調(diào)整出射激光的聚焦方向，大大提高了該裝置的靈活性與激光熔覆時的準(zhǔn)確度。激光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(xiàn)脈沖激光束的再次分束，從而顯著提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-激光入射口，2-凹面鏡外殼，3-激光出射口，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-連桿，12-分光鏡，13-柱狀滑塊，14-伸縮管，15-分光鏡冷卻水出口，16-導(dǎo)滑槽，17-凹面鏡接口。

具體實施方式

為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對本發(fā)明的保護范圍構(gòu)成限定。

實施例：如圖1、圖2和圖3所示，一種提高激光設(shè)備利用效率的裝置，包括裝置的主體外殼4，主體外殼4的前后部分向外延伸設(shè)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(shè)置有凹面鏡8，主體外殼4的朝上部分設(shè)置有激光入射口1，凹面鏡外殼2的底部向下方向設(shè)置有激光出射口3，主體外殼4內(nèi)部設(shè)置有分光鏡12，分光鏡12與凹面鏡8處于同一水平位置，激光出射口3與凹面鏡外殼2相連，其軸線與激光反射聚焦方向一致；進一步地，主體外殼4內(nèi)部通過曲柄滑塊機構(gòu)與分光鏡12連接，曲柄滑塊機構(gòu)包括曲柄10、連桿11、導(dǎo)滑槽16、柱狀滑塊13，通過電機驅(qū)動曲柄轉(zhuǎn)動10，利用曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)柱狀滑塊13在導(dǎo)滑槽16中往復(fù)運動，分光鏡12由兩面相對擺放的45°平面鏡組成，并固定在柱狀滑塊13中間位置上；在本實施例中，柱狀滑塊13內(nèi)部通有冷卻水設(shè)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(shè)置在主體外殼4上，凹面鏡外殼2內(nèi)部通有冷卻水設(shè)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(shè)定在凹面鏡外殼2上。

本實施例的具體工作原理：連續(xù)激光從激光入射口1射入，分成兩束能量減半的脈沖激光束分別從兩個激光出射口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，然后啟動電機9，曲柄10繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，通過連桿11帶動柱狀滑塊13在導(dǎo)滑槽16內(nèi)做往復(fù)運動，分光鏡12固定在柱狀滑塊中部，跟隨滑塊做高速往復(fù)運動。分光鏡12由兩面相對擺放的45°平面鏡組成，激光束輪流被兩塊平面鏡反射，射向兩個相反方向，從而形成兩束脈沖激光束，分束后的激光再通過45°角度擺放的凹面鏡8反射并聚焦在所需熔覆的基板上。轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)凹面鏡外殼2可控制激光出射方向，可用于熔覆任何角度擺放的基板，提高激光熔覆的靈活性。冷卻水可以迅速將分光鏡與凹面鏡上的熱量轉(zhuǎn)移，提高設(shè)備工作壽命。

兩個凹面鏡8連同凹面鏡外殼2與激光出射口3可自由拆卸，拆卸后主體兩側(cè)接口17可選擇再次連接該發(fā)明裝置，通過該發(fā)明裝置的疊加組合，使脈沖激光再次分束。該組合裝置可利用單一激光設(shè)備實現(xiàn)多塊基板同時熔覆，根據(jù)實際生產(chǎn)所需功率確定最佳分束次數(shù)，可充分高效利用激光設(shè)備，并成倍提高生產(chǎn)效率。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)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(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)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(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于激光熔覆領(lǐng)域，具體地說，是一種提高激光設(shè)備利用效率的裝置及其方法，通過該裝置及其方法，在熔覆過程中，依靠分光鏡和凹面鏡反射將高能激光束分為兩束能量減半的脈沖光束進行高效熔覆。與凹面鏡外殼連接的激光出射口可繞定軸自由轉(zhuǎn)動，可調(diào)整出射激光的聚焦方向，大大提高了該裝置的靈活性與激光熔覆時的準(zhǔn)確度。激光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(xiàn)脈沖激光束的再次分束，從而顯著提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：趙偉;于佳成;查光成;孔凡新;莊衛(wèi)國
受保護的技術(shù)使用者：南京工程學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.24
技術(shù)公布日：2017.09.29