激光金屬沉積具有更少的冶金缺陷、殘余應(yīng)力和變形
激光金屬沉積 (LMD) 是一種先進(jìn)的增材制造技術(shù)，用于從金屬和金屬陶瓷化合物中創(chuàng)建或修改復(fù)雜的 3D 幾何形狀。在此過程中，激光束在金屬基材上產(chǎn)生熔融金屬池，金屬粉末通過噴嘴不斷送入其中。這種方法也用于修復(fù)和涂層應(yīng)用，具有顯著的精度和材料靈活性優(yōu)勢。通常，使用 1064 nm 的固態(tài)激光器，有時使用 CO? 激光器 (10.6 μm)。

激光金屬沉積 (LMD) 中的溫度監(jiān)測對于提高制造過程的質(zhì)量和可靠性至關(guān)重要。通過實時密切跟蹤熱動力學(xué)，可以檢測和緩解導(dǎo)致冶金缺陷（如孔隙度、裂紋和幾何變形）的條件。這種監(jiān)測還可以微調(diào)工藝參數(shù)，例如激光功率和掃描速度，這些參數(shù)直接影響熔池溫度，從而影響最終產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。此外，溫度監(jiān)測有助于控制各種沉積策略對熱擴(kuò)散的影響，從而確保更一致的結(jié)果。它在評估和最小化殘余應(yīng)力和變形方面發(fā)揮著重要作用，尤其是通過調(diào)整停留時間和其他工藝策略。作為開發(fā)在線控制閉環(huán)系統(tǒng)的一部分，溫度監(jiān)測提供了必要的反饋，提高了工藝性能并減少了缺陷。此外，它還可以更好地理解熱特性（例如冷卻速率和熱梯度）與部件機(jī)械性能之間的關(guān)系。通過及早發(fā)現(xiàn)沉積缺陷，熱監(jiān)測可確保部件的結(jié)構(gòu)完整性，防止制造故障并優(yōu)化整體生產(chǎn)質(zhì)量。



高能激光環(huán)境中帶有陷波和長通濾光片的紅外成像儀
用于非接觸式溫度測量的紅外傳感器必須承受激光及其反射的高能量密度。通常，LMD 工藝使用工作在 1064 nm 的固態(tài)激光器或工作在 10.6 μm 的 CO? 激光器。即使是最小的激光照射（例如反射）也會對紅外熱像儀造成嚴(yán)重?fù)p壞。為了防止這種情況，可以采用兩種策略：使用在遠(yuǎn)離激光波長的波長范圍內(nèi)工作的熱像儀或使用專用濾光片保護(hù)攝像機(jī)。Optris 為 PI 1M 提供陷波濾波器，為 LT 熱像儀提供長通濾波器以應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。

紅外成像儀（如 PI 08M）提供全面的過程洞察，而單點(diǎn)測溫儀只能測量單點(diǎn)的溫度。熱像儀的溫度測量范圍應(yīng)與工藝溫度一致，以實現(xiàn)最佳的熱分布記錄。例如，PI 05M 從 900°C 開始測量，如果溫度低于此范圍，這可能會將熱分布數(shù)據(jù)限制在激光沖擊區(qū)周圍的一小塊區(qū)域。這款紅外熱像儀適合用于高溫應(yīng)用，可以捕捉到大量熱量分布。 Optris PI 08M 提供均衡的解決方案，測量波長為 800 nm，起始溫度為 575 °C，確保熱量分布的最佳可見性。

帶有集成激光阻擋濾光片的短波紅外熱像儀可精確測量金屬溫度
發(fā)射率在精確測量溫度方面起著至關(guān)重要的作用，因為它會根據(jù)多種因素而變化，必須仔細(xì)調(diào)整以適應(yīng)特定應(yīng)用。從理論上講，發(fā)射率受材料的特性、表面質(zhì)量、溫度、波長、測量角度和測量過程中使用的配置的影響。非金屬表面通常在不同波長上具有一致的發(fā)射率，但發(fā)射的輻射量小于理想的黑體輻射器，因此將其歸類為灰體。相反，金屬表面的發(fā)射率隨溫度和波長而變化，被稱為選擇性輻射器。

為了精確測量金屬的溫度，通常建議在短波范圍內(nèi)操作。這是因為金屬表面在較高溫度和較短波長下表現(xiàn)出最高的輻射強(qiáng)度和發(fā)射率。此外，在這些較短的波長下，金屬的發(fā)射率與金屬氧化物的發(fā)射率更接近，從而最大限度地減少了由于發(fā)射率變化而導(dǎo)致溫度測量誤差的可能性。

然而，這種方法必須考慮激光與材料的相互作用，因為材料的吸收率等于其發(fā)射率，遵循基爾霍夫熱輻射定律。盡管激光器的工作帶寬比紅外熱像儀窄得多，但使用陷波濾波器對于阻擋高功率激光和防止可能損壞紅外攝像機(jī)的串?dāng)_至關(guān)重要。

Optris 提供專為激光應(yīng)用設(shè)計的專用紅外熱像儀。 PI 紅外成像儀易于集成到各種系統(tǒng)中，支持模擬和數(shù)字輸出。在一些機(jī)器集成設(shè)置中，制造商將 PI 紅外熱像儀與 Linux 計算機(jī)一起使用，利用 SDK 開發(fā)定制軟件，確保最佳過程控制和與其他系統(tǒng)的同步。