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(guò)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(guò)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(shì)。通常，使用 1064 nm 的固態(tài)激光器，有時(shí)使用 CO? 激光器 (10.6 μm)。

激光金屬沉積 (LMD) 中的溫度監(jiān)測(cè)對(duì)于提高制造過(guò)程的質(zhì)量和可靠性至關(guān)重要。通過(guò)實(shí)時(shí)密切跟蹤熱動(dòng)力學(xué)，可以檢測(cè)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(cè)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(cè)有助于控制各種沉積策略對(duì)熱擴(kuò)散的影響，從而確保更一致的結(jié)果。它在評(píng)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(guò)調(diào)整停留時(shí)間和其他工藝策略。作為開(kāi)發(fā)在線控制閉環(huán)系統(tǒng)的一部分，溫度監(jiān)測(cè)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(guò)及早發(fā)現(xiàn)沉積缺陷，熱監(jiān)測(cè)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(zhǎng)通濾光片的紅外成像儀
用于非接觸式溫度測(cè)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(huì)對(duì)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(zhǎng)的波長(zhǎng)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(zhǎng)通濾波器以應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

紅外成像儀（如 PI 08M）提供全面的過(guò)程洞察，而單點(diǎn)測(cè)溫儀只能測(cè)量單點(diǎn)的溫度。熱像儀的溫度測(cè)量范圍應(yīng)與工藝溫度一致，以實(shí)現(xiàn)最佳的熱分布記錄。例如，PI 05M 從 900°C 開(kāi)始測(cè)量，如果溫度低于此范圍，這可能會(huì)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(cè)量波長(zhǎng)為 800 nm，起始溫度為 575 °C，確保熱量分布的最佳可見(jiàn)性。

帶有集成激光阻擋濾光片的短波紅外熱像儀可精確測(cè)量金屬溫度
發(fā)射率在精確測(cè)量溫度方面起著至關(guān)重要的作用，因?yàn)樗鼤?huì)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(zhǎng)、測(cè)量角度和測(cè)量過(guò)程中使用的配置的影響。非金屬表面通常在不同波長(zhǎng)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(zhǎng)而變化，被稱為選擇性輻射器。

為了精確測(cè)量金屬的溫度，通常建議在短波范圍內(nèi)操作。這是因?yàn)榻饘俦砻嬖谳^高溫度和較短波長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)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?yàn)椴牧系奈章实扔谄浒l(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(duì)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(jì)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(jì)算機(jī)一起使用，利用 SDK 開(kāi)發(fā)定制軟件，確保最佳過(guò)程控制和與其他系統(tǒng)的同步。