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Impac IN 140/5-L光學高溫計:激光增材石英玻璃熔池溫度測量與控制

更新時間:2025-05-09點擊次數(shù):259

在激光增材制造過程中,熔池溫度的精準控制對石英玻璃的質(zhì)量至關重要。通過研究激光功率與熔池溫度之間的關系,采用光學高溫計進行實時監(jiān)測,并結(jié)合PID控制算法實現(xiàn)了閉環(huán)溫度控制。實驗表明,該控制系統(tǒng)能夠有效維持熔池溫度的穩(wěn)定,從而提高了石英玻璃的增材質(zhì)量。


激光增材制造技術廣泛應用于材料加工,特別是在玻璃和陶瓷等高性能材料的加工中。石英玻璃具有較高的熔化溫度和良好的透明性,因此在增材制造中需要精確控制其熔池溫度,以避免過熱或溫度不足所引發(fā)的質(zhì)量問題。熔池溫度不僅影響玻璃的熔化過程,也直接關系到最終產(chǎn)品的結(jié)構和性能。因此,研究石英玻璃熔池的溫度測量與控制方法顯得尤為重要。

測溫對象與設備

在本研究中,測量對象是石英玻璃的熔池溫度。石英玻璃為無定形材料,軟化溫度約為1576°C,沸點為2226°C。為了確保增材制造過程中玻璃的穩(wěn)定性,需要對熔池溫度進行嚴格控制。

實驗采用了Impac IN 140/5-L(LumaSense,上海明策電子)單色光學高溫計,適用于中紅外波段,能夠精確測量石英玻璃的溫度。該溫度計的波長范圍為5.14 μm,能有效檢測石英玻璃在增材制造過程中的溫度變化。溫度計被安裝在實驗裝置的側(cè)軸上,實時監(jiān)測熔池區(qū)域的溫度,并將數(shù)據(jù)傳輸至計算機進行處理和控制。


溫度控制機制

激光增材制造中的溫度控制采用了閉環(huán)反饋系統(tǒng)。通過實時測量熔池溫度,并將測得的溫度值傳遞給控制器,控制系統(tǒng)根據(jù)目標溫度和實際測量值之間的差異,調(diào)整激光功率輸出,從而確保熔池溫度穩(wěn)定在預定范圍內(nèi)。

實驗中,激光功率、平臺移動速度以及送絲速度等參數(shù)都進行了嚴格的控制。Impac IN 140/5-L紅外測溫儀實時測量熔池溫度,并將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng),根據(jù)誤差值調(diào)整激光功率,保持溫度穩(wěn)定。

激光增材制造中石英玻璃熔池溫度的實時測量與閉環(huán)控制方法。通過采用光學高溫計和PID控制策略,成功地實現(xiàn)了溫度的精確控制,提高了增材制造過程中石英玻璃的質(zhì)量。未來,可以通過進一步優(yōu)化控制算法,提升系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性,以適應更復雜的制造需求。




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