[發明專利]一種激光增材制造在線監測方法

有效

• 申請號: 201810413843.2
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108838397B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 張敏;陳長軍
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種激光增材制造在線監測方法，其特征在于，包括：

實時采集熔池中心溫度和熔池直徑大小；

當采集的所述熔池中心溫度或熔池直徑大小不符合預先存儲的激光功率P與熔池中心溫度和熔池直徑的關系式時，則根據該關系式調整所述激光功率P以使采集的所述熔池中心溫度與熔池直徑大小均符合預先存儲的激光功率P與熔池中心溫度和熔池直徑的關系式；

所述預先存儲的激光功率P與熔池中心溫度和熔池直徑的關系式，具體包括：

通過分別固定激光功率P、激光掃描速度V和送粉速率Mp三者中的任兩者，變化另一者進行試驗并記錄熔池中心的溫度和熔池直徑，并以金相分析和計算得到的稀釋率及熔覆層形狀系數，確定激光功率P與熔池中心溫度和熔池直徑的關系式并存儲；

或者通過分別固定激光功率P、激光掃描速度V和鋪粉厚度三者中的任兩者，變化另一者進行試驗并記錄熔池中心的溫度和熔池直徑，并以金相分析和計算得到的稀釋率及熔覆層形狀系數，確定激光功率P與熔池中心溫度和熔池直徑的關系式并存儲；

所述實時采集熔池中心溫度之前，還包括步驟：

S01：將測試樣品放置于指定位置；

S02：固定激光掃描速度V和激光送粉速率Mp或鋪粉厚度，變化不同的激光功率P進行實驗，記錄熔池中心的溫度和熔池直徑，得到不同激光功率P下的熔池中心溫度數據和熔池直徑數據；

并對得到的實驗樣品進行金相分析，得到所述實驗樣品的熔池形狀參數數據，并確定適合的所述激光功率P和相對應的熔池中心溫度數據和熔池直徑數據，得到所述激光掃描速度V和所述激光送粉速率Mp或鋪粉厚度下熔池中心溫度及熔池直徑與激光功率的關系，依據判據確定有效關系式T1；

S03：固定激光功率P和激光送粉速率Mp或鋪粉厚度，改變激光掃描速度V進行實驗，記錄熔池中心的溫度和熔池直徑大小，得到不同激光掃描速度V下的熔池中心溫度數據和熔池直徑數據；

并對得到的實驗樣品進行金相分析，得到所述實驗樣品的熔池形狀參數數據，并確定適合的所述激光掃描速度V和相對應的熔池中心溫度數據和熔池直徑數據，得到所述激光功率P和所述激光送粉速率Mp或鋪粉厚度不變時的所述激光掃描速度V與熔池中心溫度和熔池直徑的關系，依據判據確定有效關系式T2；

S04：固定激光功率P和激光掃描速度V，改變送粉速率Mp或鋪粉厚度進行實驗，記錄熔池中心的溫度和熔池直徑大小，得到不同送粉速率Mp或鋪粉厚度下的熔池中心溫度數據和熔池直徑數據；

并對得到的實驗樣品進行金相分析，得到所述實驗樣品的熔池形狀參數數據，并確定適合的所述送粉速率Mp或鋪粉厚度和相對應的熔池中心溫度數據和熔池直徑數據，得到所述激光功率P和所述激光掃描速度不變時的所述激光送粉速率Mp或鋪粉厚度與熔池中心溫度及熔池直徑的關系，依據判據確定有效關系式T3；

S05：根據所述有效關系式T1、所述有效關系式T2和所述有效關系式T3，確定不同激光掃描速度、不同送粉速率或鋪粉厚度下激光掃描功率P與熔池中心溫度及熔池直徑的有效關系式T4并存儲。

2.根據權利要求1所述的激光增材制造在線監測方法，其特征在于，所述記錄熔池中心的溫度和熔池直徑大小，具體包括采用溫度記錄儀記錄熔池中心的溫度和利用紅外CCD相機記錄熔池直徑大小。

3.根據權利要求1所述的激光增材制造在線監測方法，其特征在于，所述步驟S01之前，還包括：

將多波長高溫計、CCD高速紅外攝像機、激光加工頭、激光功率檢測器、CCD高速攝像機和保護氣管路按照要求進行安裝設置。

4.根據權利要求3所述的激光增材制造在線監測方法，其特征在于，所述激光加工頭、所述激光功率檢測器、所述CCD高速攝像機和所述多波長高溫計同軸安裝，所述保護氣管路對準激光熔池的中心位置。

5.根據權利要求1-4任一項所述的激光增材制造在線監測方法，其特征在于，所述調整所述激光功率P，具體為：

通過激光功率檢測器調整所述激光功率P。