激光再制造熔池溫度場(chǎng)數(shù)值分析及檢測(cè)研究.pdf

1、激光再制造技術(shù)近年來(lái)在國(guó)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(gè)前沿和熱點(diǎn)，已在國(guó)內(nèi)外得到重要的工業(yè)應(yīng)用。該項(xiàng)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(wèn)題尚需深入開(kāi)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(cè)技術(shù)研究，激光再制造過(guò)程中熔池內(nèi)外傳熱、傳質(zhì)及對(duì)流理論及對(duì)冶金組織性能的影響，激光再制造的CAD/CAM軟件研究開(kāi)發(fā)，激光再制造過(guò)程中溫度及尺寸精度控制檢測(cè)等。這些

2、問(wèn)題使其應(yīng)用受到很大限制。本文旨在研究激光再制造過(guò)程中激光熔池的溫度場(chǎng)分布，提出采用CCD進(jìn)行溫度場(chǎng)檢測(cè)，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(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，主要圍繞研究對(duì)象進(jìn)行了以下研究工作： 1.建立激光熔池溫度場(chǎng)非穩(wěn)態(tài)物理數(shù)學(xué)模型，采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)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(shí)間、激光移動(dòng)速度、激光功率、模型厚度和光斑直徑情況下的溫度場(chǎng)分布。 2.

3、從普朗克輻射定律出發(fā)，分析比色測(cè)溫原理，建立CCD比色測(cè)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(zhǎng)作為比色測(cè)溫的兩個(gè)波長(zhǎng)選擇時(shí)，系統(tǒng)有比較好的線性響應(yīng)、高的靈敏度，而且測(cè)溫誤差較小。 3.分析單通道和雙通道兩種比色測(cè)溫結(jié)構(gòu)，選擇彩色CCD單通道方案，選擇了鏡頭、CCD攝像機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡，建立折射式CCD測(cè)溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性和實(shí)用性好，可用于激光再制造溫度場(chǎng)檢測(cè)。 4