一种内壁熔覆激光头结构的制作方法

本实用新型属于激光表面改性技术领域，具体地，涉及一种内壁熔覆激光头结构。

背景技术：

激光熔覆技术是指以不同的填料方式，在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。

目前针对一些高承载的筒体，如轴承、模具、汽缸、钻头及挤压筒等内表面熔覆需求，利用内壁熔覆光学系统可以实现上述工件的内表面熔覆，解决了传统的光学头不具备类似的可达性。内壁熔覆光学系统最高可以承受4kw激光功率工件内腔直径最小可达50mm深入长度最大可达2000mm。

现有的进口内壁熔覆激光头如图1和图2所示。包括准直模块(1)、分光镜模块(2)、散热模块(3)、管路模块(4)、管路机构延伸段(5)和聚焦模块(6)，准直镜片和分光镜片分别设置在准直模块(1)和分光镜模块(2)内。散热模块(3)包括由壳体(31)和壳体内腔；该内壁熔覆光学激光头在实际生产过程中，在很短时间接连出现准直镜片、分光镜片烧损的现象，极大的影响了项目进程。这是因为准直模块与分光镜模块与外界联通，在有气流存在的情况下，金属粉末颗粒或外界杂质很容易从发射口逆向流回，污染镜片，进而造成烧蚀损坏。对生产造成很大的经济损失。

经检索，暂未发现一种对内壁熔覆激光头的准直镜片、分光镜片进行保护的有效措施与结构。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种内壁熔覆激光头结构，通过结构的改进，增加了保护镜片模组，解决了传统的进口内壁熔覆激光头的光学镜片，使用时因被污染而损坏的问题。

本实用新型的内壁熔覆激光头结构将分光镜片模块独立封闭，可将准直模块和分光镜模块与外界隔离，起到保护易损镜片的作用；并且传统的进口内壁熔覆激光头的装配尺寸结构未改变，新增结构不影响原有组件功能；保护镜片模组可随时插拔检查，并清洗保养或更换，方便快捷。

本实用新型目的通过以下技术方案实现：

公开的内壁熔覆激光头结构，包括准直模块、分光镜模块、散热模块、管路模块、管路机构延伸段和聚焦模块；所述准直模块与所述分光镜模块抵接形成入射通道，依次连接的散热模块、管路模块、管路机构延伸段和聚焦模块形成激光通道，所述入射通道垂直于所述激光通道；

所述散热模块包括壳体和插入壳体的内腔的保护镜片模组，所述保护镜片模组包括模块本体、保护镜片、安装部和卡接部；所述安装部设置在模块本体上，所述保护镜片嵌合在所述安装部内，其被设置为与散热模块的内腔横截面相平行；所述卡接部设置在所述模块本体的两侧，卡接在所述散热模块的壳体的卡槽结构内。

本内壁熔覆激光头结构针对内壁熔覆激光头中散热模块进行改造，设计可插拔保护镜片模组，可随时插拔检查，并清洗保养或更换，方便快捷。能从根本上阻隔了准直模块与分光镜模块，在有气流存在的情况下，金属粉末颗粒或外界杂质不会从发射口逆向流回，污染镜片，进而彻底解决准直镜片、分光镜片烧蚀损坏的问题。

进一步地，所述散热模块的壳体上设有凹槽，所述凹槽为u型，所述卡槽结构设置在凹槽的开口两侧。散热模块外壳设置的凹槽有利于保护镜片模组的安装，并且不会改变原有的散热模块的尺寸，方便易行，改造成本低。

进一步地，所述保护镜片为圆形镜片，所述保护镜片的圆心与散热模块的内腔的轴向中心线重合。本保护镜片的设置是根据散热模块本身的结构而改进的，保护镜片的位置设置可以有效通过激光束，并且在使用内壁熔覆激光头结构时，阻挡气流，金属粉末颗粒或外界杂质，不会从发射口逆向流回。

进一步地，所述卡接部包括设置本体两端的卡扣结构和弹性元件。

更进一步地，所述卡扣结构包括柱销和弹性卡扣，所述柱销与弹性卡扣固定连接，所述弹性卡扣与所述模块本体呈间隙设置。

进一步优选地，所述弹性元件设置在所述弹性卡扣与所述模块本体的间隙内。

进一步地，所述安装部为内嵌在所述模块本体的凹槽。

进一步地，所述安装部还包括安装在保护镜片两侧的橡胶垫片和螺纹卡环。

进一步地，所述安装部的外侧套设有○形密封圈。

本实用新型的内壁熔覆激光头结构，通过结构的改进，增加了保护镜片模组，解决了传统的进口内壁熔覆激光头的光学镜片，使用时因被污染而损坏的问题。

本实用新型的内壁熔覆激光头结构将分光镜片模块独立封闭，可将准直模块和分光镜模块与外界隔离，起到保护易损镜片的作用；并且传统的进口内壁熔覆激光头的装配尺寸结构未改变，新增结构不影响原有组件功能；保护镜片模组可随时插拔检查，并清洗保养或更换，方便快捷。

附图说明

图1为现有进口内壁熔覆激光头结构的结构示意图。

图2为现有进口内壁熔覆激光头结构的散热模块的结构示意图。

图3为本实用新型所述内壁熔覆激光头结构的散热模块的结构示意图。

图4为本实用新型图3所述散热模块的b-b剖面图。

图5为本实用新型所述内壁熔覆激光头结构的保护镜片模组的结构示意图。

图6为本实用新型图5所述保护镜片模组的a-a剖面图。

图7为本实用新型所述内壁熔覆激光头结构的爆炸图。

图8为本实用新型所述内壁熔覆激光头结构的散热模块的结构安装示意图。

图9为本实用新型所述内壁熔覆激光头结构的散热模块的结构横截面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图3～图9所示，本内壁熔覆激光头结构，包括准直模块1、分光镜模块2、散热模块3、管路模块4、管路机构延伸段5和聚焦模块6；准直模块1与分光镜模块2抵接形成入射通道，依次连接的散热模块3、管路模块4、管路机构延伸段5和聚焦模块6形成激光通道，入射通道垂直于激光通道；在准直模块1的横截面方向设有准直镜片11，在分光镜模块2的内部设有与准直镜片的呈锐角的分光镜片，本实施例中呈45°夹角。

散热模块3包括壳体31和插入壳体的内腔的保护镜片模组32，保护镜片模组32包括模块本体100、保护镜片200、安装部300和卡接部400；其中，安装部300设置在模块本体100上，保护镜片200嵌合在安装部300内，其被设置为与散热模块3的内腔横截面相平行；卡接部400设置在模块本体100的两侧，卡接在散热模块3的开口端内壁的卡槽结构33内。

本内壁熔覆激光头结构针对内壁熔覆激光头中散热模块进行改造，设计可插拔保护镜片模组，可随时插拔检查，并清洗保养或更换，方便快捷。能从根本上阻隔了准直模块与分光镜模块，在有气流存在的情况下，金属粉末颗粒或外界杂质不会从发射口逆向流回，污染镜片，进而彻底解决准直镜片、分光镜片烧蚀损坏的问题。

本实施例将现有的散热模块(如图2)靠近管路模块4一侧开设一个u型凹槽33，并在u型凹槽33的开口端的两侧各设置一个卡块结构331。u型凹槽33有利于保护镜片模组的安装，并且不会改变原有的散热模块的尺寸，方便易行，改造成本低。

如图3和图4所示，保护镜片模组32的保护镜片200为圆形镜片，其保护镜片200的圆心与散热模块3的内腔的轴向中心线重合。本保护镜片200的设置是根据散热模块3本身的结构而改进的，保护镜片200的位置设置可以有效通过激光束，并且在使用内壁熔覆激光头结构时，阻挡气流，金属粉末颗粒或外界杂质，不会从发射口逆向流回。

卡接部400包括设置本体两端的卡扣结构401和弹性元件402。其中，卡扣结构401包括柱销4011、弹性卡扣4012和设置在弹性卡扣4012侧壁的卡块4013，柱销4011与弹性卡扣4012固定连接，弹性卡扣4012与模块本体100呈间隙设置。其弹性元件402(可为弹簧)设置在所述弹性卡扣4012与模块本体100的间隙内。卡块4013与卡块结构331相适配，方便固定整个保护镜片模组32，不会在u型凹槽33中窜出，影响整个内壁熔覆激光头结构的使用。

如图6所示，安装部300为内嵌在所述模块本体的凹槽301，安装在保护镜片两侧的橡胶垫302和螺纹卡环303以及外侧套设有○形密封圈304。保护镜片200镶嵌在凹槽301中，凹槽301和保护镜片200间设有橡胶垫302，保护镜片200通过螺纹卡环303卡紧保护镜片200。

本内壁熔覆激光头结构一般应用在内孔面需要激光熔覆的工件，将工件夹持在回转机构上，将聚焦模块6一端深入工件内孔，一般出光口竖直朝下。将粉末装入送粉器，水冷机开启，设定激光功率，工件旋转速度。熔覆开始时内壁熔覆激光头结构从内往外以一定的速度平移，粉末和激光在内孔面表面聚焦产生熔池，以螺旋搭接的轨迹由内到外进行熔覆，直至熔覆完成。

本内壁熔覆激光头结构解决了传统的进口内壁熔覆激光头的光学镜片，使用时因被污染而损坏的问题。

本实用新型的内壁熔覆激光头结构将分光镜片模块独立封闭，可将准直模块和分光镜模块与外界隔离，起到保护易损镜片的作用；并且传统的进口内壁熔覆激光头的装配尺寸结构未改变，新增结构不影响原有组件功能；保护镜片模组可随时插拔检查，并清洗保养或更换，方便快捷。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。