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OCT扩大了线基激光材料沉积的应用范围

2022-3-4 00:31| 发布者: everydayness| 查看: 997| 评论: 0

摘要: 德国亚琛,2022 年 3 月 1 日 — 弗劳恩霍夫生产技术研究所 IPT 的研究人员与五个行业合作伙伴合作,为激光金属沉积 (LMD) 系统配备了一套 OCT 系统。该组合可以帮助科学家记录焊接过程,并控制质量和过程,减少废品 ...

 德国亚琛,2022 年 3 月 1 日 — 弗劳恩霍夫生产技术研究所 IPT 的研究人员与五个行业合作伙伴合作,为激光金属沉积 (LMD) 系统配备了一套 OCT 系统。该组合可以帮助科学家记录焊接过程,并控制质量和过程,减少废品。

传统用于LMD系统的机器集成监控系统可以无延迟,不打断工艺的方式进行检测和处理异常和偏差,这些系统可以直接在现场检查过程并启动纠正。

   合作者在工作中特别使用了一个基于导线的LMD(LMD-w)系统。他们认为,这种组合使线基材料沉积在未来可以作为一种成熟的3D打印工艺使用。

   迄今为止,LMD-w的工艺仅在特殊维修工艺和/或耐磨涂层上应用,其工艺复杂和稳定性低是其工业应用推广的很大阻碍。

该研究小组报告声称,其系统是在 "TopCladd: 基于在线形貌表征的精确金属涂层的自适应激光熔覆 "项目下设计的,首次在基于同轴线的LMD系统中配备了的OCT系统是用以提高稳定性和主动控制激光的。LMD-w使用金属丝作为填充材料。在激光的帮助下,金属丝被焊接到工件上的焊珠上。焊珠产生一个层,几个堆叠的层产生一个部件,完成增材制造过程。

   激光金属沉积的质量主要取决于焊缝的表面:表面越粗糙,部件的质量就越低。为使沉积过程更加稳定,并产生更高质量的焊缝,必须对各个工艺步骤进行记录。这使得劣质的焊缝可以被修复,并为后续的生产调整焊接工艺。


    来自德国和比利时的研究伙伴为一个同轴的LMD-w系统配备了OCT系统,以稳定和主动控制激光过程。OCT的使用使得监测从固体到液体的相变中的焊缝表面成为可能--以及最终焊珠几何形状的特征。由弗劳恩霍夫IPT提供


   采用无波长干扰的普通光学器件,研究人员将OCT系统同轴集成到激光器的前端。一个叫做轴锥的锥状透镜和棱镜状光学器件确保了在处理和测量时确保光线同轴。

   这种光学设计允许测量激光绕金属线中心对焊缝进行环形扫描,实现了多方向的测量,不受焊头移动方向的影响。整个工件都可以通过这种方式测量,不会被金属丝挡住光线。

   根据该团队的说法,使用OCT可以检查从固体到液体的相变中的焊缝表面,从而检查最终焊珠的几何特征。研究小组获得的数据表明,如果有必要,可以在相邻或上覆的焊缝中调整激光工艺。

   此外,研究表明,整个熔融轨道的表面结构可以按照OCT/LMD-w精确地绘制出来;研究人员目前正在开发一个过程模型,用于基于数据的过程调整和控制。他们说,这对激光工艺应用产生一系列的影响。

   "有了OCT,我们在未来的激光金属沉积不只可以做一或两层,可以做任意数量的层。通过这种方式,LMD-w已经升级为一种成熟的、可持续的增材制造工艺,"弗劳恩霍夫IPT的高能光束工艺部门负责人Robin Day说。

   来自德国和比利时的其他项目合作伙伴有Deltatec SA、Dinse GmbH、Laserco SA、Precitec GmbH & Co. KG,以及Quada V+F Laserschweißdraht GmbH.”

   该项目由德国联邦教育和研究部在资助项目"M-ERA.Net:材料研究领域的灵活和需求导向的跨国资助 "下资助。

 


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