在极为苛刻的工作环境影响下，矿山重型装备普遍存在腐蚀、磨损等失效现象，如液压支 架立柱缸体等内孔部件，其内壁腐蚀、磨损等损 伤会造成重大的安全隐患和财产损失，尤其是在矿井内部，矿渣、粉尘等杂质随着液压支架的起降混入缸体和立柱之间，成为加快构件磨损的磨粒。目前，激光熔覆不锈钢立柱获得了很好的推广应用，但是对内孔类零件内壁的表面制造工艺，还局限于缩径法、焊补法、喷涂金属材料和镶内衬套法，然而上述工序繁杂、费用大，并且存在制造后涂层与基体之间结合力不足、涂层无法达到相应的厚度要求、内孔类零件经制造后无法达到工程领域的应用要求等缺点。
近年来，国内激光技术发展迅猛，以液压支架立柱的激光熔覆经验为技术借鉴，利用激光熔覆技术在构件的外表面形成熔覆层，既可以提高构件的耐磨损、耐腐蚀性能，又可以对存在磨损、腐蚀的构件进行制造与再制造。但是，缸体的内部狭窄，现有的激光器和熔覆工艺不能实现对缸体内壁熔覆，阻碍了激光技术在内壁熔覆方面 的工业化应用。如何对缸体内壁进行激光熔覆， 是一项值得研究的技术问题。
内孔表面激光熔覆加工头主体结构集成了激光光路系统、水冷系统、送粉系统、气路系统等，由于使用空间限制，激光内孔熔覆加工头的设计相比于普通表面熔覆有其特殊性及难点。针对实际应用需要设计了内孔熔覆头、导光筒、气体保护装置、送粉嘴固定调节装置，并重点设计制造 了短焦距积分镜。
内孔熔覆装备设计
(1) 内孔熔覆头：分别设计了适用于大孔径 和小孔径内孔熔覆用熔覆头，熔覆头适用波长≤1064nm，具备光纤接口QBH接口，可熔覆内孔深度最大至1500mm，送粉形式为单路旁轴送粉。小孔径内孔熔覆头的可承受功率≤3.0kW，可 实现熔覆的内孔内径范围为 100-300mm；大孔径 内孔熔覆头的承受功率 ≤5kW，适用内孔内径＞ 300mm。
(2) 积分镜：设计了焦距 150mm，光斑尺寸 15×2.5mm 的积分镜。
(3) 导光筒：本设计将导光筒模块化，可适当增加或删减中间筒的节数，能够满足不同长度内孔零部件进行熔覆时的技术需求。
内孔修复需求并不是最近才出现，而是过去难以设计出合适的加工头导致内部轮廓的修复技术迟迟得不到顺利开展。工业应用中加工头的使用主要标准是持续的热负荷能力；使用的高效水冷却方式可以防止精密元件发生过热现象；加工头的内部保护系统可以防止它受到粉末颗粒沉积带来的污染或损坏。根据以上基础标准，自主设计的专属于内部轮廓激光熔覆及合金化用的同轴加工头，由激光通道、内外冷却水通道、送粉通道以及加强版气帘通道构成。内孔熔覆同轴加工头因送粉通道的特殊结构，加工头的送粉嘴及保护镜单元距离工件修复面非常近，因此激光作用于修复面时产生的热量辐射、飞溅粉末在高温气氛中携带热量粘结在加工头附近等多种因素造成了加工头保护镜模块的高热量负荷以及送粉嘴被飞溅物堵塞等问题，导致保护镜片受损严重，使用寿命骤减。而频繁更换保护镜片不仅耗时耗力，还不利于成本节约。为了解决这一项技术难题，我们总结失败经验，集思广益，在结构上重新更改设计，经测试，目前可实现连续4小时的作业，如图中所示，是某能源领域中常用的一种阀座内壁熔覆强化案例。本案例中采用的是中科四象自主研发生产的ZKSX-3008激光器，800微米光纤芯径，以及一台小型转台将阀座固定并以一定速度承载其旋转，直至完成整个内壁的熔覆强化。从图中可以看出，涂层成形良好。
随着在内部轮廓修复技术上取得巨大突破，继而针对狭窄、深度不小于500mm的内部轮廓修复进行了加工头的设计，按照孔径大小主要有Φ100mm、Φ250mm两种种型号，通过在公司内部的工艺中心进行不断测试和优化，顺利完成了新型内孔熔覆加工头的成功应用。
近年来，国内激光技术发展迅猛，以液压支架立柱的激光熔覆经验为技术借鉴，利用激光熔覆技术在构件的外表面形成熔覆层，既可以提高构件的耐磨损、耐腐蚀性能，又可以对存在磨损、腐蚀的构件进行制造与再制造。但是，缸体的内部狭窄，现有的激光器和熔覆工艺不能实现对缸体内壁熔覆，阻碍了激光技术在内壁熔覆方面 的工业化应用。如何对缸体内壁进行激光熔覆， 是一项值得研究的技术问题。
内孔表面激光熔覆加工头主体结构集成了激光光路系统、水冷系统、送粉系统、气路系统等，由于使用空间限制，激光内孔熔覆加工头的设计相比于普通表面熔覆有其特殊性及难点。针对实际应用需要设计了内孔熔覆头、导光筒、气体保护装置、送粉嘴固定调节装置，并重点设计制造 了短焦距积分镜。
内孔熔覆装备设计
(1) 内孔熔覆头：分别设计了适用于大孔径 和小孔径内孔熔覆用熔覆头，熔覆头适用波长≤1064nm，具备光纤接口QBH接口，可熔覆内孔深度最大至1500mm，送粉形式为单路旁轴送粉。小孔径内孔熔覆头的可承受功率≤3.0kW，可 实现熔覆的内孔内径范围为 100-300mm；大孔径 内孔熔覆头的承受功率 ≤5kW，适用内孔内径＞ 300mm。
(2) 积分镜：设计了焦距 150mm，光斑尺寸 15×2.5mm 的积分镜。
(3) 导光筒：本设计将导光筒模块化，可适当增加或删减中间筒的节数，能够满足不同长度内孔零部件进行熔覆时的技术需求。
内孔修复需求并不是最近才出现，而是过去难以设计出合适的加工头导致内部轮廓的修复技术迟迟得不到顺利开展。工业应用中加工头的使用主要标准是持续的热负荷能力；使用的高效水冷却方式可以防止精密元件发生过热现象；加工头的内部保护系统可以防止它受到粉末颗粒沉积带来的污染或损坏。根据以上基础标准，自主设计的专属于内部轮廓激光熔覆及合金化用的同轴加工头，由激光通道、内外冷却水通道、送粉通道以及加强版气帘通道构成。内孔熔覆同轴加工头因送粉通道的特殊结构，加工头的送粉嘴及保护镜单元距离工件修复面非常近，因此激光作用于修复面时产生的热量辐射、飞溅粉末在高温气氛中携带热量粘结在加工头附近等多种因素造成了加工头保护镜模块的高热量负荷以及送粉嘴被飞溅物堵塞等问题，导致保护镜片受损严重，使用寿命骤减。而频繁更换保护镜片不仅耗时耗力，还不利于成本节约。为了解决这一项技术难题，我们总结失败经验，集思广益，在结构上重新更改设计，经测试，目前可实现连续4小时的作业，如图中所示，是某能源领域中常用的一种阀座内壁熔覆强化案例。本案例中采用的是中科四象自主研发生产的ZKSX-3008激光器，800微米光纤芯径，以及一台小型转台将阀座固定并以一定速度承载其旋转，直至完成整个内壁的熔覆强化。从图中可以看出，涂层成形良好。
随着在内部轮廓修复技术上取得巨大突破，继而针对狭窄、深度不小于500mm的内部轮廓修复进行了加工头的设计，按照孔径大小主要有Φ100mm、Φ250mm两种种型号，通过在公司内部的工艺中心进行不断测试和优化，顺利完成了新型内孔熔覆加工头的成功应用。
