激光再制造熔池溫度場數(shù)值分析及檢測研究.pdf

1、激光再制造技術(shù)近年來在國內(nèi)外已受到普遍關(guān)注，形成激光加工與先進(jìn)制造技術(shù)一個前沿和熱點，已在國內(nèi)外得到重要的工業(yè)應(yīng)用。該項技術(shù)尚處于發(fā)展之中，目前的研究多限于設(shè)備、工藝和材料等方面，激光再制造中許多基礎(chǔ)理論問題尚需深入開展研究，如高功率激光與粉術(shù)流相互作用理論及粉末流狀態(tài)的檢測技術(shù)研究，激光再制造過程中熔池內(nèi)外傳熱、傳質(zhì)及對流理論及對冶金組織性能的影響，激光再制造的CAD/CAM軟件研究開發(fā)，激光再制造過程中溫度及尺寸精度控制檢測等。這些

2、問題使其應(yīng)用受到很大限制。本文旨在研究激光再制造過程中激光熔池的溫度場分布，提出采用CCD進(jìn)行溫度場檢測，為該技術(shù)的發(fā)展作進(jìn)一步研究。 本文介紹了激光再制造的原理，綜述了國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，主要圍繞研究對象進(jìn)行了以下研究工作： 1.建立激光熔池溫度場非穩(wěn)態(tài)物理數(shù)學(xué)模型，采用ANSYS有限元分析軟件對所建立的模型進(jìn)行數(shù)值分析，得到了激光熔池在不同時間、激光移動速度、激光功率、模型厚度和光斑直徑情況下的溫度場分布。 2.

3、從普朗克輻射定律出發(fā)，分析比色測溫原理，建立CCD比色測溫模型，進(jìn)行模型響應(yīng)、靈敏度和溫度誤差分析。分析表明，采用藍(lán)色和綠色(B、G)兩種波長作為比色測溫的兩個波長選擇時，系統(tǒng)有比較好的線性響應(yīng)、高的靈敏度，而且測溫誤差較小。 3.分析單通道和雙通道兩種比色測溫結(jié)構(gòu)，選擇彩色CCD單通道方案，選擇了鏡頭、CCD攝像機和數(shù)據(jù)采集卡，建立折射式CCD測溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性和實用性好，可用于激光再制造溫度場檢測。 4