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激光金属沉积中熔池高度、面积和温度的同轴同步监测

论论资讯 | 2023-04-20 3热度

Optics and Laser Technology

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Coaxial and synchronous monitoring of molten pool height, area, and temperature in laser metal deposition

Maffia S.; Furlan V.; Previtali B.

Published:2023-08-01
DOI:10.1016/j.optlastec.2023.109395

研究背景

随着社会的发展,人们对于大型构件的需求越来越高,而激光金属沉积技术可以实现大型构件的自由形态制造。但是,由于制造过程中存在缺陷,这种技术在经济和可持续性方面的优势可能会被削弱。因此,需要实时监测激光金属沉积过程,以便及时发现缺陷或过程漂移,并通过反馈控制立即采取行动。

研究内容

本文提出了一种同轴多传感器监测系统,用于捕捉三种不同的过程信号的变化。该系统集成了自定义激光三角仪、近红外相机和比率测温计,可以同时监测熔池高度、熔池面积和熔池温度。通过从工件区域直接提取同时(在空间和时间域)信号,并实时获取,可以推断出制造过程的全面状态。研究了过程参数对感测输出的影响,并研究了过程特征之间的关系。研究发现,熔池面积和温度主要受激光功率的影响,而扫描速度对熔池高度的影响更大。评估了熔池温度与面积之间的良好线性相关性,而与熔池高度没有相关性,使其几乎可以独立操作。

研究意义

本文提出了一种同轴多传感器监测系统,可以同时监测激光金属沉积过程的多个信号,为制造过程提供了全面的状态信息。这种系统可以及时发现制造过程中的缺陷或过程漂移,并通过反馈控制采取行动,从而提高了制造过程的质量。此外,研究发现熔池高度几乎可以独立操作,这为制造过程的优化提供了新的思路和方法。

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