[发明专利]一种激光熔覆熔池温度检测装置，用该装置的加工系统及该系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆熔池温度检测装置，用该装置的加工系统及该系统的控制方法。

背景技术

在现有技术中，采用长波非制冷红外热成像仪对10.6 μmCO2激光熔池温度场的变化进行了观测试验，采用成像仪所测熔池温度，红外成像仪在激光熔覆过程中，通过图像捕捉，采集熔池温度，显示熔池温度的最高值。目前，激光熔覆领域中还没有成熟的设备可是实现对所有合金材料熔池温度的实时检测，采用热成像仪进行测量，其成本较高，而且工作波长在红外区，由背景环境影响产生的干扰很大。同时，测温量程有限，只适合低熔点合金粉测量，对于高熔点合金粉，容易造成热成像仪的损坏；手持红外测温仪进行测量，虽然测温范围较高，但是由于激光光斑较窄，手持红外测温仪不能够实时的、准确的跟随激光熔池移动，测温结果与真实值偏差较大。

在激光再制造过程中，激光熔池的热过程贯穿整个加工过程，一切物理化学过程都是在热过程发生和发展，由于激光的高能密度和聚焦的尺度小等特点，这一过程都是在极短的时间内完成，使得激光再制造的熔池温度场检测变得比较困难。而激光熔覆技术一个复杂的物理、化学冶金过程，熔覆过程中的参数对熔覆件的质量有很大的影响。其参数主要有激光功率、光斑直径、送粉速度、扫描速度等，他们对熔覆层的稀释率、裂纹、表面粗糙度以及熔覆零件的致密性都有着很大的影响，这些影响都可以从熔池的温度变化中体现出来。激光熔覆熔池温度测量一直是激光熔覆技术中的难点，实时的反应加工过程中激光熔池温度的变化，对改进激光加工工艺，控制加工质量有着重要的作用，所以，实时的得到激光熔池的温度，并对激光进行实时调整成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上面的问题，提供一种实时检测激光熔池温度，受背景环境影响小，测温量程范围大，不易受激光熔池温度影响的检测手段。具体的公开一种激光熔覆熔池温度检测装置，包括可见光发射器，该可见光发射器发射出的可见光线聚成第一检测光斑，所述的第一检测光斑落在形成所述激光熔覆熔池的加工光斑内；光线传感器，该光线传感器接收第一检测光斑处的反射光线；还包括处理器，该处理器根据反射光线的强度，得出当前激光熔覆熔池的温度。

所述的可见光发射器为激光发生器，所述的可见光线为红色的激光。

所述的可见光发射器为双激光发射器，该双激光发射器发射出的激光束交叉汇聚成圆形检测光斑。

所述的光线发射器还包括透镜，透镜设置在可见光光路上，汇聚光线成光斑。

所述的反射光线为红外光线。

所述的可见光发射器射出的光线与工件上激光熔覆熔池处的角度为30~60度。

所述的光线发射器还包括滤波片，该滤波片把激光本身的激光波长过滤。

所述的可见光发射器为双激光发射器，该双激光发射器发射出的两束激光束，分别形成处于加工光斑前侧的第二检测光斑和加工光斑后侧的第一检测光斑。

本发明的另一目的公开一种激光熔覆加工系统，包括激光器，工件载具，包括上述任一项所述的激光熔覆熔池温度检测装置，还包括控制器，该控制器读取激光熔所述覆熔池温度检测装置的温度信息，根据该温度信息调整激光器的输出。

所述的激光熔覆加工系统包括机架，所述的机架上固定着激光器，且固定着温度检测装置，两者的位置相对固定。

所述的温度检测装置还包含驱动机构，该驱动机构采用电机驱动光线发射器调整角度，使得温度检测装置发射的光斑在激光器光斑内。

本发明的另一目的公开一种激光熔覆加工方法，所述加工方法应用于如上述任一项的激光熔覆加工系统，具体包括顺序实施的如下步骤：

a、输入所述控制器当前粉材的标准温度；

b、实时检测当前激光熔覆熔池的温度，与标准温度进行比较，调节激光器的输出功率。

所述的步骤a，还包括输入当前粉材的温度受激光影响的趋势。

可以实时的检测当前激光熔池的温度，受背景环境影响小，测温量程范围大，不易受激光熔池温度影响。其中，激光熔覆加工系统可以稳定的检测激光熔池的温度，受外界干扰低，能够实现运动工件及复杂激光熔池的检测。其中，激光熔覆加工方法，可以通过对不同合金粉末激光熔覆时熔池温度的测量，可以建立合金粉末熔点数据库，直接或间接地修正激光输出功率，调节送粉速度与扫描速度，保证熔覆层熔覆质量。

附图说明

图1为本发明一个实施例的激光熔覆熔池温度检测装置示意图；

图2为本发明一个实施例激光熔覆熔池的正视图；

图3为本发明另一实施例的激光熔覆池的正视图；