一種分能量激光淬火頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于激光淬火領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種新型分能量激光淬火頭。
【背景技術(shù)】
[0002]激光淬火是利用激光將材料表面加熱到相變點(diǎn)以上，隨著材料自然冷卻，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而使材料表面硬化的淬火技術(shù)。
[0003]采用激光淬火齒面，其加熱冷卻速度很高，工藝周期短，不需要外部淬火介質(zhì)。具有工件變形小，工作環(huán)境潔凈，處理后不需要磨齒等精加工，且被處理齒輪尺寸不受熱處理設(shè)備尺寸的限制等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。
[0004]激光淬火的特點(diǎn):
[0005]1.激光淬火后零件幾乎不變形；
[0006]2.激光淬火幾乎不破壞表面粗糙度；
[0007]3.激光淬火不開(kāi)裂；
[0008]4.激光淬火可以對(duì)工件局部、溝、槽處進(jìn)行淬火；
[0009]5.激光淬火清潔、高效不需要水或油等冷卻介質(zhì)；
[0010]6.淬火硬度比常規(guī)方法高淬火層組織細(xì)密、強(qiáng)韌性好；
[0011]7.激光淬火加熱迅速、自然冷卻，不需要爐膛保溫和冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻，是一種無(wú)污染綠色環(huán)保熱處理工藝，可以很容易實(shí)現(xiàn)大型模具表面的均勻淬火。
[0012]8.激光淬火時(shí)，局部瞬間加熱，加熱速度快，熱影響區(qū)小，因此被處理的模具變形很小。
[0013]9.激光束發(fā)散角很小，具有很好的指向性，能夠通過(guò)導(dǎo)光系統(tǒng)對(duì)模具表面進(jìn)行精確的局部淬火。
[0014]10.激光表面淬火的硬化層深度一般為0.3?1.5_。
[0015]激光淬火的功率密度高，冷卻速度快，不需要水或油等冷卻介質(zhì)，是清潔、快速的淬火工藝。與感應(yīng)淬火、火焰淬火、滲碳淬火工藝相比，激光淬火淬硬層均勻，硬度高(一般比感應(yīng)淬火高1-3HRC)，工件變形小，加熱層深度和加熱軌跡容易控制，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不需要像感應(yīng)淬火那樣根據(jù)不同的零件尺寸設(shè)計(jì)相應(yīng)的感應(yīng)線圈，對(duì)大型零件的加工也無(wú)須受到滲碳淬火等化學(xué)熱處理時(shí)爐膛尺寸的限制，因此在很多工業(yè)領(lǐng)域中，激光淬火正逐步取代感應(yīng)淬火和化學(xué)熱處理等傳統(tǒng)工藝。尤其重要的是激光淬火前后工件的變形幾乎可以忽略，因此特別適合高精度要求的零件表面處理。
[0016]激光淬硬層的深度依照零件成分、尺寸與形狀以及激光工藝參數(shù)的不同，一般在0.3?2.0mm范圍之間。對(duì)大型齒輪的齒面、大型軸類(lèi)零件的軸頸進(jìn)行淬火，表面粗糙度基本不變，不需要后續(xù)機(jī)械加工就可以滿足實(shí)際工況的需求。
[0017]激光熔凝淬火技術(shù)是利用激光束將基材表面加熱到熔化溫度以上，由于基材內(nèi)部導(dǎo)熱冷卻而使熔化層表面快速冷卻并凝固結(jié)晶的工藝過(guò)程。獲得的熔凝淬火組織非常致密，沿深度方向的組織依次為熔化-凝固層、相變硬化層、熱影響區(qū)和基材。激光熔凝層比激光淬火層的硬化深度更深、硬度要高，耐磨性也更好。該技術(shù)的不足之處在于工件表面的粗糙度受到一定程度的破壞，一般需要后續(xù)機(jī)械加工才能恢復(fù)。為了降低激光熔凝處理后零件表面的粗糙度，減少后續(xù)加工量，華中科技大學(xué)配制了專(zhuān)門(mén)的激光熔凝淬火涂料，可以大幅度降低熔凝層的表面粗糙度?，F(xiàn)在進(jìn)行激光熔凝處理的冶金行業(yè)各種材料的乳輥、導(dǎo)衛(wèi)等工件，其表面粗糙度已經(jīng)接近激光淬火的水平。
[0018]當(dāng)前激光淬火工藝，僅限于單道掃描方式，每?jī)傻乐g都是產(chǎn)生軟帶，硬度變低。此實(shí)用新型解決的就是這個(gè)問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0019]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種淬火面硬度均勻性好的適用于對(duì)兩個(gè)淬火面進(jìn)行淬火的分能量激光淬火頭。
[0020]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0021]—種分能量激光淬火頭，包括具有光纖接口的基體，其特征在于:所述基體還包括第一激光束出口和第二激光束出口，在所述基體內(nèi)還設(shè)置有分能量光閘以及鏡組，所述光纖接口連接在所述分能量關(guān)閘的入口，所述鏡組設(shè)置在所述分能量光閘的分光光路上并將所述分能量光閘的分光從所述第一激光束出口和第二激光束出口射出。
[0022]所述鏡組為兩個(gè)距所述分能量光閘等距的反射鏡，兩個(gè)反射鏡與所述分能量光閘的夾角相同。
[0023]第一激光束出口和第二激光束出口垂直。
[0024]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0025]1.本實(shí)用新型激光淬火頭具有兩個(gè)激光束出口，每個(gè)激光束出口形成一個(gè)淬火光斑，兩個(gè)淬火光斑可以同時(shí)對(duì)需要淬火處理的兩個(gè)面進(jìn)行淬火，而且是一次性淬火，避免了二次淬火后回火對(duì)硬度的影響。
[0026]2.當(dāng)兩個(gè)激光束出口垂直時(shí)，可以對(duì)長(zhǎng)方體零件的兩個(gè)直角面進(jìn)行淬火，從而達(dá)到傳統(tǒng)淬火工藝無(wú)法同時(shí)對(duì)長(zhǎng)方體兩個(gè)直角面進(jìn)行一次性淬火的目的。
[0027]3.本實(shí)用新型，適用于直角面激光淬火工藝。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為淬火效果示意圖。
[0030]其中:1光纖接口，2為基體，3為分能量關(guān)閘，4為第一激光束，5為第二激光束，6為工件，7為光斑，8為焊接區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
[0032]如圖1，本實(shí)用新型激光淬火頭，包括外端設(shè)置有光纖接口 I的基體2，在光纖接口I上連接傳導(dǎo)光纖。在基體2內(nèi)部安裝分能量關(guān)閘3以及鏡組，并通過(guò)鏡組形成兩個(gè)反射光路，分能量關(guān)閘3將激光能量平均分配成第一激光束4和第二激光束5，并通過(guò)兩個(gè)反射光路最終形成相互垂直的兩個(gè)作用在工件6淬火表面的淬火光斑7，其中光斑7的形狀為方形。
[0033]兩個(gè)反射光路分別由一個(gè)反射鏡構(gòu)成，兩個(gè)反射光路上的反射鏡與分能量關(guān)閘3的距離相同，與分能量關(guān)閘3的夾角相同。
[0034]本實(shí)用新型的工作原理為:
[0035]在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，通過(guò)機(jī)器人將激光頭放在合適的位置，保證光斑在如圖1所示的位置。激光通過(guò)光纖輸出到分能量關(guān)閘，分能量關(guān)閘將激光功率平均分配成兩個(gè)光路，兩個(gè)光路的激光能量是總能量的一半，調(diào)節(jié)好激光功率，激光頭以一定的速度朝著圖片的垂直方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行激光淬火，直角面淬火工作完成。淬火效果如圖2所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種分能量激光淬火頭，包括具有光纖接口的基體，其特征在于:所述基體還包括第一激光束出口和第二激光束出口，在所述基體內(nèi)還設(shè)置有分能量光閘以及鏡組，所述光纖接口連接在所述分能量關(guān)閘的入口，所述鏡組設(shè)置在所述分能量光閘的分光光路上并將所述分能量光閘的分光從所述第一激光束出口和第二激光束出口射出。2.按權(quán)利要求1所述分能量激光淬火頭，其特征在于:所述鏡組為兩個(gè)距所述分能量光閘等距的反射鏡，兩個(gè)反射鏡與所述分能量光閘的夾角相同。3.按權(quán)利要求1或2所述分能量激光淬火頭，其特征在于:第一激光束出口和第二激光束出口垂直。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于激光淬火領(lǐng)域，具體地說(shuō)是激光淬火工藝中的一種激光淬火頭，包括光纖接口、基體、鏡組和分能量光閘，其特征在于：所述的激光淬火頭它可以對(duì)長(zhǎng)方形零件的兩個(gè)直角面進(jìn)行淬火，而且是一次性淬火，避免了二次淬火后回火對(duì)硬度的影響，達(dá)到激光傳統(tǒng)淬火工藝無(wú)法同時(shí)對(duì)長(zhǎng)方體兩個(gè)直角面一次性淬火的目的。
【IPC分類(lèi)】C21D1/62, C21D1/09
【公開(kāi)號(hào)】CN204848934
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520538012
【發(fā)明人】遲海龍, 劉爽, 徐國(guó)建, 邢飛
【申請(qǐng)人】南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年7月23日