激光熔覆装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106583920A(43)申请公布日2017.04.26(21)申请号201710059713.9(22)申请日2017.01.24(71)申请人苏州大学地址215123江苏省苏州市工业园区仁爱路199号(72)发明人石拓吉绍山石世宏刘凡鲁键傅戈雁(74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256代理人王锋(51)Int.Cl.B23K26/064(2014.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称激光熔覆装置(57)摘要本发明涉及一种激光熔覆装置，用以将该入射光束转换以在基材上熔覆被熔覆材料，所述激光熔覆装置包括支撑架及设置在所述支撑架上的锥形反射扩散镜和反射聚焦组件，所述锥形反射扩散镜将入射光束扩束并沿该锥形反射扩散镜的圆周方向上反射以形成反射光束；所述反射聚焦组件包括反射聚焦面和反射面；所述反射聚焦面接收部分所述反射光束再反射形成聚焦光束，至基材上形成聚焦光斑，以熔化位于所述聚焦光斑内的被熔覆材料，进而在所述基材上形成熔池；所述反射面接收部分所述反射光束再反射形成预热光束，预热光束对位于基材上方的被熔覆材料预热，和/或预热光束对基材进行预热和缓冷。CN106583920ACN106583920A权利要求书1/1页1.一种激光熔覆装置，用以将该入射光束转换以在基材上熔覆被熔覆材料，其特征在于，所述激光熔覆装置包括支撑架及设置在所述支撑架上的锥形反射扩散镜和反射聚焦组件，所述锥形反射扩散镜将入射光束扩束并沿该锥形反射扩散镜的圆周方向上反射以形成反射光束；所述反射聚焦组件包括反射聚焦面和反射面；所述反射聚焦面接收部分所述反射光束再反射形成聚焦光束，至基材上形成聚焦光斑，以熔化位于所述聚焦光斑内的被熔覆材料，进而在所述基材上形成熔池；所述反射面接收部分所述反射光束再反射形成预热光束，所述预热光束对位于所述基材上方的被熔覆材料预热，和/或所述预热光束对所述基材进行预热和缓冷。2.如权利要求1所述的激光熔覆装置，其特征在于，所述反射聚焦面和反射面沿所述锥形反射扩散镜的高度方向上上下排布。3.如权利要求2所述的激光熔覆装置，其特征在于，所述反射聚焦面呈喇叭口。4.如权利要求3所述的激光熔覆装置，其特征在于，所述反射面呈喇叭口。5.如权利要求4所述的激光熔覆装置，其特征在于，所述反射聚焦面、所述反射面呈不同的锥度。6.如权利要求1所述的激光熔覆装置，其特征在于，所述反射聚焦面的面积大于反射面的面积。7.如权利要求1所述的激光熔覆装置，其特征在于，所述反射聚焦面和反射面为一体式结构，或者，所述反射聚焦面和反射面分别为单独个体。8.如权利要求1所述的激光熔覆装置，其特征在于，所述锥形反射扩散镜和反射聚焦组件内均设置有光路冷却系统。9.如权利要求1至8项中任意一项所述的激光熔覆装置，其特征在于，所述锥形反射扩散镜具有第一镜面部和第二镜面部，所述第一镜面部、第二镜面部沿所述锥形反射扩散镜的高度方向上上下排布，所述第一镜面部、所述第二镜面部分别为两个不同锥角的圆锥侧面，所述第一镜面部将入射光束扩束并反射至所述反射聚焦面，所述第二镜面部将入射光束扩束并反射至反射面。10.如权利要求9所述的激光熔覆装置，其特征在于，所述第一镜面部和所述第二镜面部形成在一块分光镜上；或者所述第一镜面部和所述第二镜面部分别为单独个体。2CN106583920A说明书1/5页激光熔覆装置技术领域[0001]本发明涉及一种激光熔覆装置，属于激光增材制造领域。背景技术[0002]在先进激光加工成形制造技术中，有一个关键技术，即将激光和被熔材料同步传输至加工成形位置，并使金属材料连续、准确、均匀地投入到加工面上按预定轨迹作扫描运动的聚焦光斑内，实现光料精确耦合。材料在光束内进行光能与热能的转换，瞬间熔化并形成熔池，完成材料的快速熔化凝固的冶金过程。[0003]在现有技术中，由于激光熔覆的骤冷骤热作用会使加工材料产生大的过热和过冷度，容易引起熔层的开裂。为了解决上述问题，引入预热冷缓技术，基体的预热和熔覆后缓冷可有效降低温度梯度，释放残余热应力。现预热缓冷技术较多采用电磁感应、电阻加热等外部热源的方法，对加工件基体进行整体加热，加热温度一般为200—600℃，整体加热有一定的效果，但在大件的修复或3D成形时，加工点的位置变化会造成离加热区的距离变化，从而带来预热缓冷温度的变化，另附加装置也显累赘。为了避免上述影响，方法之一是直接采用低密度激光束在熔池前方和后方进行局部随动预热和缓冷，此方法不需采用其他热源及装置。如，美国专利申请第US2009/0283501A1号提出了使用一台激光器输入高密度小圆形光束进行熔覆，另一台激光器输入同轴的低密度大圆形光束进行对粉末进行预