本篇文章主要分享利用紅外單色高溫計(jì)IGA320/23-LO（IMP）對(duì)（工業(yè)級(jí)）激光金屬沉積（LMD）過(guò)程中的裂紋進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)的方法,。激光金屬沉積技術(shù)是一種先進(jìn)的增材制造技術(shù),，但在制造過(guò)程中容易產(chǎn)生裂紋和氣泡等缺陷,，這些缺陷如果未及時(shí)檢測(cè)和修復(fù),，可能造成嚴(yán)重的損失。

通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),，利用IMP對(duì)316L奧氏體不銹鋼LMD樣品上的模擬裂紋進(jìn)行了檢測(cè)實(shí)驗(yàn),。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)IMP記錄的溫度變化曲線(xiàn)能夠準(zhǔn)確識(shí)別裂紋位置,，并且裂紋深度越大,，記錄的溫度峰值也越高。因此,，論文提出的方法能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控LMD過(guò)程中的裂紋生成、大小和位置,，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除缺陷,。

具體而言，論文的研究成果和方法特點(diǎn)包括：

裂紋檢測(cè)原理：
激光金屬沉積過(guò)程中,，熔池表面高溫快速冷卻導(dǎo)致產(chǎn)生大的溫度梯度,，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力，這些應(yīng)力疊加導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生,。IMP通過(guò)監(jiān)測(cè)沉積表面的溫度變化,，可實(shí)時(shí)檢測(cè)出這些裂紋。

實(shí)驗(yàn)方法與裝置：

構(gòu)建了實(shí)時(shí)在線(xiàn)的IMP檢測(cè)裝置,，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制掃描,，采集樣品表面不同位置的溫度數(shù)據(jù)。溫度的明顯變化可以表明裂紋的存在,。

一,、IGAR 12-LO高精度紅外雙色高溫計(jì)

測(cè)溫場(chǎng)景：

• 應(yīng)用場(chǎng)景：
  在早期的激光金屬沉積（LMD）缺陷檢測(cè)研究中，研究者利用IGAR 12-LO雙色高溫計(jì)掃描樣品表面,，以探測(cè)可能存在的缺陷（如裂紋）導(dǎo)致的溫度變化,。

• 具體測(cè)量情況：
  當(dāng)試件表面溫度處于385至450 °C時(shí)，若表面存在裂紋等缺陷,，用該雙色高溫計(jì)掃描時(shí)能夠捕獲到由缺陷引起的溫度變化,。

• 存在的問(wèn)題：

• 此類(lèi)雙色高溫計(jì)價(jià)格昂貴，增加了設(shè)備的使用成本,，尤其在工業(yè)生產(chǎn)中不利于大規(guī)模普及應(yīng)用,。

• 測(cè)溫范圍為350–1300 °C，如果LMD制造的樣品較大,，其表面溫度常常低于350 °C,，此時(shí)IGAR 12-LO雙色高溫計(jì)無(wú)法實(shí)施測(cè)溫,。

1. 溫度測(cè)量范圍局限：

2. 成本問(wèn)題：

二、紅外單色高溫計(jì) (Infrared Monochrome Pyrometer, IMP)

測(cè)溫場(chǎng)景：

• 應(yīng)用場(chǎng)景：

  
  本論文重點(diǎn)研究了一種新型的裂紋在線(xiàn)檢測(cè)方法,，采用IMP實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)激光金屬沉積過(guò)程中的溫度變化,，以準(zhǔn)確判斷裂紋的生成及其具體位置與尺寸。

  
  

• 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與實(shí)際測(cè)量過(guò)程：

1. 將紅外單色高溫計(jì)（型號(hào)為IGA320/23-LO IMPAC® Pyrometer）安裝于LMD噴嘴一側(cè),，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制光學(xué)探頭掃描試件表面,。

2. 試驗(yàn)中，在溫控加熱爐基板上放置激光沉積制備的316L奧氏體不銹鋼試件,。采用底部加熱電阻絲,，使試件底部維持在約175至230 °C，輔助加熱保證一定基底溫度,。

3. 實(shí)驗(yàn)利用光學(xué)探頭掃描試件表面,，實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)。當(dāng)掃描到試件表面模擬裂紋缺陷位置時(shí),，會(huì)出現(xiàn)明顯的溫度峰值變化,。

• 具體測(cè)量情況與效果：

• 在掃描過(guò)程中，無(wú)缺陷表面溫度變化較為平穩(wěn),，溫差不超過(guò)5 °C,。

• 當(dāng)表面存在裂紋時(shí)，探測(cè)位置的溫差可高達(dá)約30 °C,，出現(xiàn)明顯溫度峰值,，利用這一特征能夠準(zhǔn)確定位裂紋。

• 實(shí)驗(yàn)?zāi)M了4條寬度與深度各異的裂紋,，證實(shí)裂紋深度越大,，記錄的溫度峰值越高。

• 該測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)裂紋位置,、尺寸和深度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),，有效地避免了以往技術(shù)中的局限性，如高成本,、環(huán)境危害和外界干擾等問(wèn)題,。

兩款高溫計(jì)測(cè)溫場(chǎng)景對(duì)比總結(jié)：

對(duì)比維度

IGAR 12-LO雙色高溫計(jì)

IGA320/23-LO紅外單色高溫計(jì) (IMP)