激光加工的溫度場(chǎng)測(cè)量解決方案

激光焊接是激光技術(shù)在工業(yè)上應(yīng)用的重要分支,具有焊縫較窄、焊速較快、焊后變形較小、精度較高等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。其中激光熔池溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)作為激光加工中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)得到國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注,很多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量研究。激光熔池溫度場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)提高像激光焊接、激光熔覆、激光直接快速成型金屬零件等激光加工零件的質(zhì)量起到了重要作用。因此,對(duì)熔池溫度場(chǎng)的研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用意義。

- 難點(diǎn)一

市面上的熱像儀長(zhǎng)波型號(hào)為主，常用波段是：8-14um，一般應(yīng)用于低溫至中溫的測(cè)量，對(duì)于激光焊接中溫度會(huì)高達(dá) 2000 甚至以上時(shí)是不適用的。如下圖所示：在紅外測(cè)溫中，最好選用紅外輻射的能量較強(qiáng)的波段進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果會(huì)準(zhǔn)確度更高。

- 難點(diǎn)二

既然是激光焊接，難免有激光的干擾，現(xiàn)有市面上的短波熱像儀，雖然溫度可以達(dá)到 2000℃甚至更高，但是因?yàn)槭嵌滩ǖ木壒剩y免會(huì)與很多激光器的波段重合，所以實(shí)際測(cè)溫時(shí)受激光干擾很大。

- 難點(diǎn)三

激光焊接過(guò)程很多時(shí)候需要在密閉腔室中進(jìn)行，熱像儀需在腔室外透過(guò)視窗測(cè)量。長(zhǎng)波熱像儀無(wú)法透過(guò)石英等材質(zhì)的視窗。

- 難點(diǎn)四

數(shù)據(jù)處理，高像素及高幀頻的熱線像儀，數(shù)據(jù)量十分龐大。例如：像素為 640×480 的，一幅熱圖就包含 30 多萬(wàn)的溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)，需要高配置的軟件處理才可以獲得全部數(shù)據(jù)。

【解決方案】

本系統(tǒng)選用美國(guó) MIKRON 生產(chǎn)的 MCS640 高溫?zé)嵯駜x，本系統(tǒng)可對(duì)焊接熔池的溫度分布作動(dòng)態(tài)測(cè)量，并記錄各點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)。可對(duì)小目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。可實(shí)時(shí)顯示某一時(shí)刻熔池表面溫度分布狀況。可對(duì)溫度分布作等溫分析，可捕捉某一區(qū)域內(nèi)最高溫、最低溫、平均溫。可對(duì)某一曲線內(nèi)溫度分布作曲線圖。可對(duì)同一點(diǎn)不同時(shí)刻溫度作曲線圖。