在激光增材制造過程中，熔池溫度的精準控制對石英玻璃的質(zhì)量至關重要。通過研究激光功率與熔池溫度之間的關系，采用光學高溫計進行實時監(jiān)測，并結(jié)合PID控制算法實現(xiàn)了閉環(huán)溫度控制。實驗表明，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，以避免過熱或溫度不足所引發(fā)的質(zhì)量問題。熔池溫度不僅影響玻璃的熔化過程，也直接關系到最終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能。因此，研究石英玻璃熔池的溫度測量與控制方法顯得尤為重要。
測溫對象與設備
在本研究中，測量對象是石英玻璃的熔池溫度。石英玻璃為無定形材料，軟化溫度約為1576°C，沸點為2226°C。為了確保增材制造過程中玻璃的穩(wěn)定性，需要對熔池溫度進行嚴格控制。
實驗采用了Impac IN 140/5-L（LumaSense，上海明策電子）單色光學高溫計，適用于中紅外波段，能夠精確測量石英玻璃的溫度。該溫度計的波長范圍為5.14 μm，能有效檢測石英玻璃在增材制造過程中的溫度變化。溫度計被安裝在實驗裝置的側(cè)軸上，實時監(jiān)測熔池區(qū)域的溫度，并將數(shù)據(jù)傳輸至計算機進行處理和控制。
溫度控制機制
激光增材制造中的溫度控制采用了閉環(huán)反饋系統(tǒng)。通過實時測量熔池溫度，并將測得的溫度值傳遞給控制器，控制系統(tǒng)根據(jù)目標溫度和實際測量值之間的差異，調(diào)整激光功率輸出，從而確保熔池溫度穩(wěn)定在預定范圍內(nèi)。
實驗中，激光功率、平臺移動速度以及送絲速度等參數(shù)都進行了嚴格的控制。Impac IN 140/5-L紅外測溫儀實時測量熔池溫度，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時測量與閉環(huán)控制方法。通過采用光學高溫計和PID控制策略，成功地實現(xiàn)了溫度的精確控制，提高了增材制造過程中石英玻璃的質(zhì)量。未來，可以通過進一步優(yōu)化控制算法，提升系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，以適應更復雜的制造需求。
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