红外热像下激光熔丝成形过程冷却速率实时监测

摘要：

激光熔丝增材制造技术是一种具备成形精度高和加工余量小的一体化制造技术,但由于其非平衡态凝固和复杂的传热传质等物理现象,使得很难通过常规手段监测得到其冷却速率.针对这一问题,提出了一种利用红外热像技术的熔池温度和冷却速率实时监测算法.该算法利用FLIR X6520sc型红外热像仪实时捕获增材制造过程中的温度场信号,通过定位温度场中心位置得到熔覆道各点的实时冷却速率,实现了熔覆道冷却速率的全过程实时监测.在此基础上,研究了不同工艺参数对熔池温度和冷却速率的影响规律.最后,探讨不同冷却速率对凝固组织的影响.研究结果发现:在其他工艺参数不变的情况下,扫描速度从60 mm/min上升到300 mm/min,熔池温度减少了 339℃,冷却速率却增加了 1741℃/s;激光功率从200 W降低到100 W,冷却速率和熔池温度分别降低了 264℃/s和420℃;随着送丝速度从120 mm/min升高到600 mm/min,熔池温度和冷却速率分别降低195℃和224℃/s;扫描速度是对冷却速率影响最大的因素,为后期研究闭环控制系统提供了基础.此外,随着冷却速率的增加,熔覆道经过快速凝固,其凝固组织得到显著细化.

关键词：增材制造、激光熔丝、红外热像、熔池温度、冷却速率

所属期刊栏目：51

分类号：G456.7(教师与学生)

资助基金：国家自然科学基金;陕西省重点研发计划

在线出版日期：2023-01-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：191-199