在激光增材制造過(guò)程中，熔池溫度的精準(zhǔn)控制對(duì)石英玻璃的質(zhì)量至關(guān)重要。通過(guò)研究激光功率與熔池溫度之間的關(guān)系，采用光學(xué)高溫計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并結(jié)合PID控制算法實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)溫度控制。實(shí)驗(yàn)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(shù)廣泛應(yīng)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(guò)熱或溫度不足所引發(fā)的質(zhì)量問(wèn)題。熔池溫度不僅影響玻璃的熔化過(guò)程，也直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能。因此，研究石英玻璃熔池的溫度測(cè)量與控制方法顯得尤為重要。

測(cè)溫對(duì)象與設(shè)備

在本研究中，測(cè)量對(duì)象是石英玻璃的熔池溫度。石英玻璃為無(wú)定形材料，軟化溫度約為1576°C，沸點(diǎn)為2226°C。為了確保增材制造過(guò)程中玻璃的穩(wěn)定性，需要對(duì)熔池溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。

實(shí)驗(yàn)采用了Impac IN 140/5-L（LumaSense，上海明策電子）單色光學(xué)高溫計(jì)，適用于中紅外波段，能夠精確測(cè)量石英玻璃的溫度。該溫度計(jì)的波長(zhǎng)范圍為5.14 μm，能有效檢測(cè)石英玻璃在增材制造過(guò)程中的溫度變化。溫度計(jì)被安裝在實(shí)驗(yàn)裝置的側(cè)軸上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熔池區(qū)域的溫度，并將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和控制。

溫度控制機(jī)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(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量熔池溫度，并將測(cè)得的溫度值傳遞給控制器，控制系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)溫度和實(shí)際測(cè)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(yù)定范圍內(nèi)。

實(shí)驗(yàn)中，激光功率、平臺(tái)移動(dòng)速度以及送絲速度等參數(shù)都進(jìn)行了嚴(yán)格的控制。Impac IN 140/5-L紅外測(cè)溫儀實(shí)時(shí)測(cè)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(shí)時(shí)測(cè)量與閉環(huán)控制方法。通過(guò)采用光學(xué)高溫計(jì)和PID控制策略，成功地實(shí)現(xiàn)了溫度的精確控制，提高了增材制造過(guò)程中石英玻璃的質(zhì)量。未來(lái)，可以通過(guò)進(jìn)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(yīng)更復(fù)雜的制造需求。