激光再制造熔池温度场检测研究
2013-03-12
20世纪80年代形成了再制造工程这一新兴研究领域，再制造产业也随之产生。它是利用原有零件并采用高新表面工程（涂层与改性）及其它加工技术，使零件恢复尺寸、形状和性能，重新恢复其使用价值，实际上等于延长了设备的使用寿命，减少了对原始资源的需求，节省了资源。激光再制造技术近年来在国际上已受到普遍关注，形成激光加工与先进制造技术一个前沿和热点。美国、英国、法国、日本投入大量人力物力开展研究。我国部分高校也相继开展了研究。
2、激光再制造技术
激光再制造是利用激光熔覆的方法实现对金属零部件的修复[1，2]。自1976年起美国、英国、日本、德国等技术强国就对其十分重视，投入了相当可观的人力、物力、财力进行研究、开发，使激光熔覆技术的发展明显加快，在激光熔覆理论，物理数学模型，合金材料、工艺参数、涂层组织性能研究，设备自动化、柔性化、熔覆过程监控以及生产应用等方面取得了重大进展。
数值解法以离散数学为基础，以计算机为工具，其理论基础虽不如解析解法那样严密，但对实际问题有很大的适应性。一般稍复杂的热传导问题，几乎都能通过数值解法求解。常用的数值解法有有限差分法和有限元法。
早在20多年前有关人员就用有限差分方法研究了运动的高斯激光热源三维热传导模型。利用数值方法建立二维准稳态激光熔覆熔池流动及传热过程的数值模型的建立[6]，对激光熔覆自由表面形状的模拟，对温度场、相变组织分布、材料性能的数值模拟。随着计算机软件技术的广泛应用，温度场的数值模拟也得到了进一步的研究。如三维流场温度场的计算机计算模拟，建立了与激光快速成形过程一致的三维瞬态薄壁零件温度场计算模型。此外还有用其它方法研究温度场数学模型的数值解如小波变换法神经网络法等。
4、温度场检测技术
温度测量与长度、质量、压力等参数的测量有所不同，它是利用某些物质的物理性能如线膨胀率、电阻率、电势率、热噪声、热（光）辐射等与温度的关系，做成各式各样的感温器件棗温度传感器的，并通过它们随温度的变化量间接获得温度值。温度是按照热力学第零定律测量的，与处于平衡态系统中的传感器具有相同的温度被认为是被测系统的温度。但由于热平衡态的建立十分难得，有的情况下并不可能，因此温度测量的准确度通常难以保证或者说不能够要求太高，要测量瞬态温度更是困难。
5、结论
再制造作为一种先进的制造技术逐渐提升或取代传统的修复维修手段，激光再制造技术也得到了广泛的应用，熔池温度场检测的在激光再制造技术中是一个极其重要的技术环节，它为工艺设计及精度控制奠定了基础。本文对温度场的分析方法及检测技术都做了详细的阐述。随着计算机技术的不断发展，特别是图像处理技术的广泛应用,激光熔池温度场的检测技术将向可视化、智能化方向发展。
2、激光再制造技术
激光再制造是利用激光熔覆的方法实现对金属零部件的修复[1，2]。自1976年起美国、英国、日本、德国等技术强国就对其十分重视，投入了相当可观的人力、物力、财力进行研究、开发，使激光熔覆技术的发展明显加快，在激光熔覆理论，物理数学模型，合金材料、工艺参数、涂层组织性能研究，设备自动化、柔性化、熔覆过程监控以及生产应用等方面取得了重大进展。
数值解法以离散数学为基础，以计算机为工具，其理论基础虽不如解析解法那样严密，但对实际问题有很大的适应性。一般稍复杂的热传导问题，几乎都能通过数值解法求解。常用的数值解法有有限差分法和有限元法。
早在20多年前有关人员就用有限差分方法研究了运动的高斯激光热源三维热传导模型。利用数值方法建立二维准稳态激光熔覆熔池流动及传热过程的数值模型的建立[6]，对激光熔覆自由表面形状的模拟，对温度场、相变组织分布、材料性能的数值模拟。随着计算机软件技术的广泛应用，温度场的数值模拟也得到了进一步的研究。如三维流场温度场的计算机计算模拟，建立了与激光快速成形过程一致的三维瞬态薄壁零件温度场计算模型。此外还有用其它方法研究温度场数学模型的数值解如小波变换法神经网络法等。
4、温度场检测技术
温度测量与长度、质量、压力等参数的测量有所不同，它是利用某些物质的物理性能如线膨胀率、电阻率、电势率、热噪声、热（光）辐射等与温度的关系，做成各式各样的感温器件棗温度传感器的，并通过它们随温度的变化量间接获得温度值。温度是按照热力学第零定律测量的，与处于平衡态系统中的传感器具有相同的温度被认为是被测系统的温度。但由于热平衡态的建立十分难得，有的情况下并不可能，因此温度测量的准确度通常难以保证或者说不能够要求太高，要测量瞬态温度更是困难。
5、结论
再制造作为一种先进的制造技术逐渐提升或取代传统的修复维修手段，激光再制造技术也得到了广泛的应用，熔池温度场检测的在激光再制造技术中是一个极其重要的技术环节，它为工艺设计及精度控制奠定了基础。本文对温度场的分析方法及检测技术都做了详细的阐述。随着计算机技术的不断发展，特别是图像处理技术的广泛应用,激光熔池温度场的检测技术将向可视化、智能化方向发展。
