激光增材制造过程熔池温度测试及预测方法的研究*

doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2020.01.14

真空 ›› 2020, Vol. 57 ›› Issue (1): 76-82.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2020.01.14

激光增材制造过程熔池温度测试及预测方法的研究^*

赵宇辉^1,2, 姚超^{1, 2, 3}, 王志国^1,2

1.中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁沈阳 110016;
2.中国科学院机器人与智能制造创新研究院,辽宁沈阳 110169;
3.中国科学院大学,北京 100046

收稿日期:2019-09-05 出版日期:2020-01-25 发布日期:2020-03-17
作者简介:赵宇辉(1983-),男,辽宁省沈阳市人,博士,副研究员。
基金资助:
国家重点研发计划(2017YFB1104003);国家自然科学基金(51805526)

Research on Test, Prediction Method of Molten Pool by Laser Additive Maufacturing

ZHAO Yu-hui^1,2, YAO Chao^1,2,3, WANG Zhi-guo^1,2

1.Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China;
2.Institutes for Robotics and Intelligent Manufacturing, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110169, China;
3.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2019-09-05 Online:2020-01-25 Published:2020-03-17

摘要/Abstract

摘要： 金属材料激光增材制造过程中剧烈循环变化的温度场是影响成形质量的主要原因,通过构建温度经验预测公式提前预测熔池温度,进而指导工艺优化,可有效地提高成形质量,确保成形零件的尺寸高精度。本文通过构建激光增材制造熔池温度测量系统,进行温度场测试实验,并对实验结果进行数学模型的建立,采用Matlab软件对实验数据进行多元线性回归分析,建立了熔池温度经验公式,测试结果与经验公式预测结果对比显示,平均误差为8.18℃,平均精度误差达到0.12%,证明预测公式结果与实际测试结果具有较高的一致性。

关键词: 激光增材制造, 预测方法, 红外测温, 熔池温度

Abstract: The forming part quality is mainly affected by the drastic changing of the temperature field during the additive manufacturing process. The molten pool temperature can be predicted by empirical equation to optimize the building process parameters, which will improve the forming quality and ensure the dimensional accuracy of the building parts. In order to build the empirical equation of molten pool temperature, an infrared measuring system was built to measure the molten temperature. The measurement data is used to establish mathematical models by multiple linear regression analysis method in Matlab. According to the comparison of the testing result by infrared measuring system and the calculation results by empirical equation, the mean error is 8.18℃ and the accuracy error is 0.12, which means the empirical equation has a certain accuracy in the appropriate range.

Key words: laser additive manufacturing, prediction method, infrared thermometer, temperature of molten pool

中图分类号:

TG146

赵宇辉, 姚超, 王志国. 激光增材制造过程熔池温度测试及预测方法的研究^*[J]. 真空, 2020, 57(1): 76-82.

ZHAO Yu-hui, YAO Chao, WANG Zhi-guo. Research on Test, Prediction Method of Molten Pool by Laser Additive Maufacturing[J]. VACUUM, 2020, 57(1): 76-82.

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