5kW半导体激光表面硬化加工光源的研究

摘要

本文对5kW半导体激光表面硬化加工光源进行了研究。大功率半导体激光光源由于具有体积小、效率高、成本低、使用寿命长、金属吸收率高等特点常被于金属表面加工领域，但单个半导体器件的光束质量差且输出功率较低，为满足激光加工光源高功率高光束质量的需求，首先利用光束准直的方法，压缩单个半导体激光叠阵的快慢轴发散角，然后利用激光合束技术对四只叠阵进行合束，提高整个系统的输出功率，最后为提高系统的可靠性，对光源机械模块进行优化设计。装调完成后整机输出功率达到5120W、聚焦光斑尺寸为2mm×16mm。利用此光源进行激光表面加工实验，结果表明，对35CrMo合金结构钢板进行激光硬化，可以将其表面硬度提高到55HRC以上；对304不锈钢球阀的进行激光熔覆，使用Ni28+30％WC粉末作为熔覆材料可以获得最佳的表面性能。

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第1章 绪 论

1.1引言

1.2半导体激光器研究进展

1.3商用半导体激光加工光源研究进展

1.4 半导体激光表面加工

1.5 本论文的研究意义

1.6 主要工作及安排

第2章 半导体激光器的传输特性

2.1半导体激光器的主要参数

2.2光学特性

2.3光束质量评价

2.4光束质量测量

2.4本章小结

第3章 半导体激光器光学设计

3.1半导体激光准直

3.2半导体激光合束

3.3聚焦镜设计

3.4整机设计及测试

3.5本章小结

第4章 半导体激光表面硬化加工光源的应用

4.1硬化实验

4.2熔覆实验

4.3本章小结

总结

致谢

参考文献

研究生期间发表的论文