激光再制造熔池溫度場檢測研究
2013-03-12
20世紀80年代形成了再制造工程這一新興研究領域，再制造產業也隨之產生。它是利用原有零件并采用高新表面工程（涂層與改性）及其它加工技術，使零件恢復尺寸、形狀和性能，重新恢復其使用價值，實際上等于延長了設備的使用壽命，減少了對原始資源的需求，節省了資源。激光再制造技術近年來在國際上已受到普遍關注，形成激光加工與先進制造技術一個前沿和熱點。美國、英國、法國、日本投入大量人力物力開展研究。我國部分高校也相繼開展了研究。
2、激光再制造技術
激光再制造是利用激光熔覆的方法實現對金屬零部件的修復[1，2]。自1976年起美國、英國、日本、德國等技術強國就對其十分重視，投入了相當可觀的人力、物力、財力進行研究、開發，使激光熔覆技術的發展明顯加快，在激光熔覆理論，物理數學模型，合金材料、工藝參數、涂層組織性能研究，設備自動化、柔性化、熔覆過程監控以及生產應用等方面取得了重大進展。
數值解法以離散數學為基礎，以計算機為工具，其理論基礎雖不如解析解法那樣嚴密，但對實際問題有很大的適應性。一般稍復雜的熱傳導問題，幾乎都能通過數值解法求解。常用的數值解法有有限差分法和有限元法。
早在20多年前有關人員就用有限差分方法研究了運動的高斯激光熱源三維熱傳導模型。利用數值方法建立二維準穩態激光熔覆熔池流動及傳熱過程的數值模型的建立[6]，對激光熔覆自由表面形狀的模擬，對溫度場、相變組織分布、材料性能的數值模擬。隨著計算機軟件技術的廣泛應用，溫度場的數值模擬也得到了進一步的研究。如三維流場溫度場的計算機計算模擬，建立了與激光快速成形過程一致的三維瞬態薄壁零件溫度場計算模型。此外還有用其它方法研究溫度場數學模型的數值解如小波變換法神經網絡法等。
4、溫度場檢測技術
溫度測量與長度、質量、壓力等參數的測量有所不同，它是利用某些物質的物理性能如線膨脹率、電阻率、電勢率、熱噪聲、熱（光）輻射等與溫度的關系，做成各式各樣的感溫器件棗溫度傳感器的，并通過它們隨溫度的變化量間接獲得溫度值。溫度是按照熱力學第零定律測量的，與處于平衡態系統中的傳感器具有相同的溫度被認為是被測系統的溫度。但由于熱平衡態的建立十分難得，有的情況下并不可能，因此溫度測量的準確度通常難以保證或者說不能夠要求太高，要測量瞬態溫度更是困難。
5、結論
再制造作為一種先進的制造技術逐漸提升或取代傳統的修復維修手段，激光再制造技術也得到了廣泛的應用，熔池溫度場檢測的在激光再制造技術中是一個極其重要的技術環節，它為工藝設計及精度控制奠定了基礎。本文對溫度場的分析方法及檢測技術都做了詳細的闡述。隨著計算機技術的不斷發展，特別是圖像處理技術的廣泛應用,激光熔池溫度場的檢測技術將向可視化、智能化方向發展。
2、激光再制造技術
激光再制造是利用激光熔覆的方法實現對金屬零部件的修復[1，2]。自1976年起美國、英國、日本、德國等技術強國就對其十分重視，投入了相當可觀的人力、物力、財力進行研究、開發，使激光熔覆技術的發展明顯加快，在激光熔覆理論，物理數學模型，合金材料、工藝參數、涂層組織性能研究，設備自動化、柔性化、熔覆過程監控以及生產應用等方面取得了重大進展。
數值解法以離散數學為基礎，以計算機為工具，其理論基礎雖不如解析解法那樣嚴密，但對實際問題有很大的適應性。一般稍復雜的熱傳導問題，幾乎都能通過數值解法求解。常用的數值解法有有限差分法和有限元法。
早在20多年前有關人員就用有限差分方法研究了運動的高斯激光熱源三維熱傳導模型。利用數值方法建立二維準穩態激光熔覆熔池流動及傳熱過程的數值模型的建立[6]，對激光熔覆自由表面形狀的模擬，對溫度場、相變組織分布、材料性能的數值模擬。隨著計算機軟件技術的廣泛應用，溫度場的數值模擬也得到了進一步的研究。如三維流場溫度場的計算機計算模擬，建立了與激光快速成形過程一致的三維瞬態薄壁零件溫度場計算模型。此外還有用其它方法研究溫度場數學模型的數值解如小波變換法神經網絡法等。
4、溫度場檢測技術
溫度測量與長度、質量、壓力等參數的測量有所不同，它是利用某些物質的物理性能如線膨脹率、電阻率、電勢率、熱噪聲、熱（光）輻射等與溫度的關系，做成各式各樣的感溫器件棗溫度傳感器的，并通過它們隨溫度的變化量間接獲得溫度值。溫度是按照熱力學第零定律測量的，與處于平衡態系統中的傳感器具有相同的溫度被認為是被測系統的溫度。但由于熱平衡態的建立十分難得，有的情況下并不可能，因此溫度測量的準確度通常難以保證或者說不能夠要求太高，要測量瞬態溫度更是困難。
5、結論
再制造作為一種先進的制造技術逐漸提升或取代傳統的修復維修手段，激光再制造技術也得到了廣泛的應用，熔池溫度場檢測的在激光再制造技術中是一個極其重要的技術環節，它為工藝設計及精度控制奠定了基礎。本文對溫度場的分析方法及檢測技術都做了詳細的闡述。隨著計算機技術的不斷發展，特別是圖像處理技術的廣泛應用,激光熔池溫度場的檢測技術將向可視化、智能化方向發展。
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