[发明专利]一种激光增材制造在线监测方法

权利要求书

1.一种激光增材制造在线监测方法，其特征在于，包括：

实时采集熔池中心温度和熔池直径大小；

当采集的所述熔池中心温度或熔池直径大小不符合预先存储的激光功率P与熔池中心温度和熔池直径的关系式时，则根据该关系式调整所述激光功率P以使采集的所述熔池中心温度与熔池直径大小均符合预先存储的激光功率P与熔池中心温度和熔池直径的关系式；

所述预先存储的激光功率P与熔池中心温度和熔池直径的关系式，具体包括：

通过分别固定激光功率P、激光扫描速度V和送粉速率Mp三者中的任两者，变化另一者进行试验并记录熔池中心的温度和熔池直径，并以金相分析和计算得到的稀释率及熔覆层形状系数，确定激光功率P与熔池中心温度和熔池直径的关系式并存储；

或者通过分别固定激光功率P、激光扫描速度V和铺粉厚度三者中的任两者，变化另一者进行试验并记录熔池中心的温度和熔池直径，并以金相分析和计算得到的稀释率及熔覆层形状系数，确定激光功率P与熔池中心温度和熔池直径的关系式并存储；

所述实时采集熔池中心温度之前，还包括步骤：

S01：将测试样品放置于指定位置；

S02：固定激光扫描速度V和激光送粉速率Mp或铺粉厚度，变化不同的激光功率P进行实验，记录熔池中心的温度和熔池直径，得到不同激光功率P下的熔池中心温度数据和熔池直径数据；

并对得到的实验样品进行金相分析，得到所述实验样品的熔池形状参数数据，并确定适合的所述激光功率P和相对应的熔池中心温度数据和熔池直径数据，得到所述激光扫描速度V和所述激光送粉速率Mp或铺粉厚度下熔池中心温度及熔池直径与激光功率的关系，依据判据确定有效关系式T1；

S03：固定激光功率P和激光送粉速率Mp或铺粉厚度，改变激光扫描速度V进行实验，记录熔池中心的温度和熔池直径大小，得到不同激光扫描速度V下的熔池中心温度数据和熔池直径数据；

并对得到的实验样品进行金相分析，得到所述实验样品的熔池形状参数数据，并确定适合的所述激光扫描速度V和相对应的熔池中心温度数据和熔池直径数据，得到所述激光功率P和所述激光送粉速率Mp或铺粉厚度不变时的所述激光扫描速度V与熔池中心温度和熔池直径的关系，依据判据确定有效关系式T2；

S04：固定激光功率P和激光扫描速度V，改变送粉速率Mp或铺粉厚度进行实验，记录熔池中心的温度和熔池直径大小，得到不同送粉速率Mp或铺粉厚度下的熔池中心温度数据和熔池直径数据；

并对得到的实验样品进行金相分析，得到所述实验样品的熔池形状参数数据，并确定适合的所述送粉速率Mp或铺粉厚度和相对应的熔池中心温度数据和熔池直径数据，得到所述激光功率P和所述激光扫描速度不变时的所述激光送粉速率Mp或铺粉厚度与熔池中心温度及熔池直径的关系，依据判据确定有效关系式T3；

S05：根据所述有效关系式T1、所述有效关系式T2和所述有效关系式T3，确定不同激光扫描速度、不同送粉速率或铺粉厚度下激光扫描功率P与熔池中心温度及熔池直径的有效关系式T4并存储。

2.根据权利要求1所述的激光增材制造在线监测方法，其特征在于，所述记录熔池中心的温度和熔池直径大小，具体包括采用温度记录仪记录熔池中心的温度和利用红外CCD相机记录熔池直径大小。

3.根据权利要求1所述的激光增材制造在线监测方法，其特征在于，所述步骤S01之前，还包括：

将多波长高温计、CCD高速红外摄像机、激光加工头、激光功率检测器、CCD高速摄像机和保护气管路按照要求进行安装设置。

4.根据权利要求3所述的激光增材制造在线监测方法，其特征在于，所述激光加工头、所述激光功率检测器、所述CCD高速摄像机和所述多波长高温计同轴安装，所述保护气管路对准激光熔池的中心位置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的激光增材制造在线监测方法，其特征在于，所述调整所述激光功率P，具体为：

通过激光功率检测器调整所述激光功率P。