Сканатор лазерного излучения

Полезная модель относится к оборудованию для лазерной обработки материалов, а именно к устройствам для лазерной наплавки, термообработки и сварки.
Из уровня техники известен сканатор лазерного излучения (SU 1042468 А от 30.03.1987).
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности изменения закона сканирования лазерного излучения по траектории сканирования.
Задачей полезной модели является создание сканатора лазерного излучения, позволяющего позволяющую изменять характер вибрации зеркала, изменяя распределение энергии в зоне обработки, осуществлять перемещение сфокусированного лазерного луча с частотой 50-250 Гц по изменяемой траектории фигур Лиссажу с регулируемой амплитудой и изменяемым законом сканирования.
Технический результат, на который направлена полезная модель, заключается в повышении качества наплавленного слоя и уменьшения зоны термического влияния основы, уменьшении размера первичного зерна при кристаллизации, повышении твердости и плотности металла, регулировании формы и геометрических размеров наплавленного слоя за счет перераспределения энергии в зоне обработки, регулирования амплитуды и закона сканирования лазерного излучения.
Для получения наплавленных слоев значительной ширины (более 5 мм) необходимо расфокусировать лазерный луч до размеров наплавляемого слоя. Однако это приводит к необходимости увеличения мощности излучения, так как при расфокусировке луча плотность мощности в пятне уменьшается, что приводит к недостатку энергии для формирования наплавленного слоя. Устранение данного недостатка возможно сканированием максимально сфокусированного лазерного луча с частотой 50-250 Гц. Сканирование лазерного излучения производится по синусоидальному закону, при котором задержка в крайних точках траектории сканирования приводит к неравномерному перегреву материала основы и увеличению зоны термического влияния, изменяя структуру и свойства основы. Сканирование остросфокусированного лазерного излучения по линейному закону позволяет избежать эти недостатки, однако в крайних точках траектории сканирования отвод тепла в основной материал производится по двухмернойсхеме - вглубь и в сторону, а в центральной части траектории по одномерной схеме - только вглубь. Следовательно, для равномерного прогрева и равномерной зоне термического влияния задержку в крайних точках необходимо регулировать.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид сканатора лазерного излучения.
Сканатор лазерного излучения состоит из корпуса 1, в который встроена система расположенных по кругу электромагнитов 2 (сердечник и катушка), резонансного элемента 4, закрепленного в корпусе 1 резьбовым кольцом 5, сердечник 3, который закреплен в центре резонансного элемента 4 гайкой 6 и имеет регулировочную конусную гайку 8. На сердечнике 3 закреплена оправка с зеркалом 7.
Сканатор лазерного луча работает следующим образом: при подаче периодического напряжения на катушки электромагнитов 2, возникает переменное магнитное поле, которое приводит сердечник 3, через резонансный элемент 4 в колебательное движение и осуществляется сканирование зеркала 7 с амплитудой равной ширине наплавляемого слоя, необходимой частотой и траекторией. Для синусоидального закона сканирования регулировочная конусная гайка 8 выставляется в положение, при котором между сердечником 3 и сердечниками электромагнитов 2 имеется зазор, достаточный для свободной вибрации сердечника 3 без соприкосновения с сердечниками электромагнитов 2. Для получения оптимального закона сканирования, регулировочная конусная гайка 8 выставляется таким образом, чтобы при вибрации сердечника 3 в крайних точках происходил удар с сердечником электромагнитов 2, что в свою очередь уменьшает время нахождения лазерного излучения в крайних точках траектории сканирования.
Использование сканатора лазерного излучения позволит повысить качество наплавленного слоя и уменьшить зону термического влияния основы, уменьшить размер первичного зерна при кристаллизации, повысить твердость и плотность металла, регулировать форму и геометрические размеры наплавленного слоя за счет изменения характера вибрации зеркала, изменения распределения энергии в зоне обработки, регулирования амплитуды и закона сканирования лазерного излучения.