激光熔化金属成型：熔池温度在线监测关键技术

本文主要探讨了选区激光熔化金属成型过程中熔池温度的在线检测技术。熔池温度是一个关键参数，因为它直接影响金属部件的质量和成型效率。为了实现精确的闭环温度控制，研究者采用了比色测温和光电检测相结合的方法，设计了一种复合结构的放大电路，特别适用于捕捉熔池辐射信号中的微弱且快速变化部分。这种电路的优势在于能够有效地处理幅度小但变化迅速的信号，提高了测量的灵敏度。 文章构建了一个嵌入式系统，通过该系统，熔池辐射数据被实时传输到金属成型设备的工业控制器（工控机）中。比色测温技术的应用解决了传统方法中辐射光强度测量受激光入射角等变量影响的问题，通过这种方法，研究人员能够准确地校正这些影响因素，从而获得可靠的熔池温度读数。 在实验中，研究人员选择90%Cu-10%Sn合金粉末作为成型材料，通过窄带滤光片分析发现，在540~660纳米的光谱范围内，熔池辐射最强的波段集中在580~590纳米。随着激光功率的变化，从40到200瓦之间，测量得到的熔池温度范围在700~1700摄氏度。这个在线检测系统的重要性在于，它能够为金属成型设备的控制系统提供实时的熔池温度反馈，这对于优化工艺流程、提高产品质量以及预防可能的热失控具有显著作用。 因此，这项工作不仅提供了实用的技术手段，也为选区激光熔化金属成型领域的温度控制提供了新的解决方案。对于那些寻求提升金属成型设备性能和精度的制造商来说，这是一项值得参考的重要研究成果。未来的研究可以进一步优化放大电路的设计，扩展光谱范围的测量，或者开发更高级别的温度补偿算法，以实现更精确和稳定的温度控制。