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。

激光焊接熔池溫度場(chǎng)測(cè)量的難點(diǎn):

1、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。

2、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?，難免會(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。

3、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。

4、數(shù)據(jù)處理，高像素及高幀頻的熱線(xiàn)像儀，數(shù)據(jù)量十分龐大。例如:像素為640X480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)。

激光焊接熔池溫度場(chǎng)測(cè)量的解決方案

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)?？蓪?duì)小目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量?？蓪?shí)時(shí)顯示某一時(shí)刻熔池表面溫度分布狀況?？蓪?duì)溫度分布作等溫分析，可捕捉某一區(qū)域內(nèi)高溫、低溫、平均溫?？蓪?duì)某一曲線(xiàn)內(nèi)溫度分布作曲線(xiàn)圖?？蓪?duì)同一點(diǎn)不同時(shí)刻溫度作曲線(xiàn)圖。

MCS640 熱像儀參數(shù)

溫度范圍:800...3000°C

精度:

測(cè)量值的士0.5%°C

重復(fù)性:測(cè)量值的0.1%+1°C

幀頻:

像素:

60 Hz(幀每秒)

640X480 像素

鏡頭選擇:多種鏡頭根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景搭配

波段:

濾鏡 850nm。短波可透石英視窗

數(shù)字接口:千兆以太網(wǎng)

控制:

在線(xiàn)遠(yuǎn)程控制、分析

軟件配置:

MCS640，配置了多種操作軟件，推薦Analyzer 版本，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)采集(包括圖片和視頻采集)，多重顯示(多種 ROI 框選顯示最大，最小，平均值等)，報(bào)警工具，集成 I0 模塊等功能。

MCS640的優(yōu)勢(shì)總結(jié):

1. 溫度范圍，精確標(biāo)定:800…3000℃1.

2. 特殊短波配備激光濾鏡使得測(cè)量波段為850mm

3. 根據(jù)熔池大小配備長(zhǎng)焦鏡頭，實(shí)現(xiàn)小目標(biāo)多像素點(diǎn)溫度測(cè)量

4. 配置專(zhuān)業(yè)的LumaSpec R/T熱像儀軟件，實(shí)現(xiàn)熔池的溫度場(chǎng)(每個(gè)點(diǎn)的溫度)的采集，能夠分析得到熔池的溫度(平均/最高/最小)，能夠進(jìn)行單幅圖或視頻采集。