Устройство лазерного легирования и наплавки

(51)23 26/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ЛАЗЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ И НАПЛАВКИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Чивель Юрий Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство лазерного легирования и наплавки, содержащее лазер, оптически связанный с системой формирования кольцевого пучка лазерного излучения, выполненной в виде конического телескопа, поворотным зеркалом и фокусирующей системой, а также систему подачи наносимого материала, выполненную в виде трубки, расположенной вдоль оптической оси фокусирующей системы, отличающееся тем, что фокусирующая система выполнена в виде конического зеркала с углом при вершине не более 90. Устройство относится к области лазерной обработки материалов и может быть использовано при наплавке различных материалов лазерным излучением и в лазерной стереолитографии с применением порошковых материалов. Известно устройство лазерного легирования и наплавки 1, содержащее лазер, поворотное фокусирующее зеркало, манипулятор для закрепления и перемещения изделия, порошковый питатель с соплом. 8326 1 2006.08.30 Недостатками данного устройства являются боковая подача порошка в зону обработки, что приводит к затенению лазерного луча потоком частиц, малое время пребывания частиц в области разогрева лазерным лучом и, как следствие, низкий КПД процесса, низкий коэффициент использования порошка, невысокая точность изготовления изделия. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство лазерного легирования и наплавки 2, содержащее лазер, оптически связанный с поворотным зеркалом и фокусирующей системой в виде конической линзы-аксикона, а также систему подачи наносимого материала в виде трубки, расположенной по оптической оси фокусирующей системы. Недостатком данного устройства является малый угол фокусировки бесселева пучка аксиконом, что обуславливает большую длину области фокусировки бесселева пучка и,как следствие, снижение интенсивности излучения в области порошковой струи и снижение КПД процесса и точности изготовления изделия. Задачей данного изобретения является создание устройства лазерного легирования и наплавки, которое обеспечивало бы уменьшение длины области фокусировки бесселева пучка и обеспечивало бы повышение интенсивности излучения в области струи, КПД процесса и точности изготовления изделия. Для выполнения поставленной задачи предложено устройство, содержащее лазер, оптически связанный с системой формирования кольцевого пучка лазерного излучения, выполненной в виде конического телескопа, поворотным зеркалом и фокусирующей системой, а также систему подачи наносимого материала, выполненную в виде трубки,расположенной вдоль оптической оси фокусирующей системы. Новым, по мнению автора, является то, что фокусирующая система выполнена в виде конического зеркала с углом при вершине не более 90. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид предлагаемого устройства (фигура). Устройство содержит лазер 1, оптически связанный с системой формирования кольцевого пучка 2, поворотным зеркалом 3 и фокусирующей системой 4, в качестве которой взято коническое зеркало, а также систему подачи наносимого материала, в виде трубки 5,расположенной по оптической оси фокусирующей системы. Устройство работает следующим образом. Пучок лазера, расширенный до заданного размера в коническом телескопе 2 и преобразованный в параллельный кольцевой, поворачивается зеркалом 3 и падает на коническое зеркало 4 с углом при вершине . Зеркало формирует бесселев пучок, имеющий фокальную область 6, близкую к цилиндрической и длиной/. Наносимый порошок вводится по трубке в фокальную область. При углах конического зеркала, близких к 90, длина фокальной области предельно минимально достижимая и равна ширине кольца лазерного пучка, что обеспечивает предельный по интенсивности нагрев порошка, что повышает КПД процесса. Уменьшение длины фокальной области приводит к повышению точности нанесения порошка, как вследствие уменьшения прицельного расстояния, так и вследствие уменьшения диаметра центрального максимума 2,4/ бесселева пучка. Источники информации 1. Патент США 4117302 от 26.09.1978. 2. Чивель Ю.А. Заявка на патент 20020206 от 13.03.2002 г. // Афцыйны бюлетэнь.2. - 2003. - С. 26. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 2