1.一种激光光斑整形装置,其特征在于,包括壳体(11)、大凸透镜(1)、小凸透镜(2)、螺旋元件(7)、转折镜(6)、聚焦镜(3)和衍射光学元件转换器(5);
所述螺旋元件(7)设置在壳体(11)的上段,所述大凸透镜(1)安装在螺旋元件(7)的上端内,小凸透镜(2)与大凸透镜(1)同轴安装在壳体(11)的上段、且位于大凸透镜(1)的下方;所述转折镜(6)与聚焦镜(3)安装在壳体(11)的中段,衍射光学元件转换器(5)安装在转折镜(6)与聚焦镜(3)之间;
所述大凸透镜(1)与小凸透镜(2)用于光的聚束;所述螺旋元件(7)用于改变焦距,转折镜(6)用于垂直改变光路,衍射光学元件转换器(5)用于光斑转换,聚焦镜(3)用于聚焦;光从大凸透镜(1)射入,依次经过小凸透镜(2)、转折镜(6)、衍射光学元件转换器(5)和聚焦镜(3)最后从壳体(11)下段的光斑输出口(4)射出。
2.根据权利要求1所述的一种激光光斑整形装置,其特征在于,所述的螺旋元件(7)与壳体(11)的上段螺纹连接,所述壳体(11)的上段、中段和下段螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种激光光斑整形装置,其特征在于,所述转折镜(6)与聚焦镜(3)以垂直竖直面45°角对称放置于壳体(11)的中段两侧。
4.根据权利要求1所述的一种激光光斑整形装置,其特征在于,所述的衍射光学元件转换器(5)包括平顶的矩形、方形或者圆形三种衍射光学元件的转换。
5.一种利用权利要求1‑4任意一项所述激光光斑整形装置制备单层熔覆层的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:在激光熔覆前,对基体(10)进行清洁处理;
步骤S2:对基体(10)进行预热处理;
步骤S3:设置激光工艺参数,并通过所述激光光斑整形装置将激光束进行聚束、整形为平顶光斑;
步骤S4:在自熔性合金粉末中添加WC陶瓷颗粒增强相,并采用单层多道搭接、同步送粉的熔覆方式进行熔覆,使得合金粉末与基体(10)反应,得到试样。
6.根据权利要求5所述的激光光斑整形装置制备单层熔覆层的方法,其特征在于,还包括以下步骤:在不在步骤S4的熔覆结束后采用重熔方式处理试样;试样在重熔处理后进行保温处理;所述试样重熔处理的热输入为熔覆热输入的50~70%,所述试样保温处理的保温温度为400℃,保温时间为1h,取下试样,采取空冷方式冷却处理。
7.根据权利要求5所述的激光光斑整形装置制备单层熔覆层的方法,其特征在于,所述基体(10)的成分为9Cr2Mo冷轧辊钢材料。
8.根据权利要求5所述的激光光斑整形装置制备单层熔覆层的方法,其特征在于,所述步骤S2预热处理的预热温度为350℃,预热时间为0.5h。
9.根据权利要求5所述的激光光斑整形装置制备单层熔覆层的方法,其特征在于,所述步骤S3中激光工艺参数的激光输出功率为4000W,扫描速度为300mm/min,送粉量为15g/min,离焦量为68mm,氩保护气流量为20L/min,道次间搭接率为10~50%。
10.根据权利要求5所述的的激光光斑整形装置制备单层熔覆层的方法,其特征在于,所述自熔性合金粉末为Fe基合金粉末,粉末粒度为50~100μm;所述WC陶瓷颗粒增强相的含量不高于15%。