钢铁null检测 | 用C-RED 3监测增材制造中的焊缝沉积-天津瑞利光电科技有限公司

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应用领域	钢铁/金属
检测样本	钢铁
检测项目
参考标准	无

C-RED 3 是一款640 x 512 SWIR相机，以600 FPS的全画幅运行。专为工业应用开发，它结合了高性能、低SWaP（尺寸、重量、功耗）和低价格的特点。本文重点介绍了C-RED 3用于非接触式监测焊缝沉积的情况。成像系统的空间和时间分辨率在两个使用案例中得到了强调：焊丝电弧焊增材制造和手工金属电弧焊。

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配置单

法国First Light相机
型号：C-RED 3

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用C-RED 3监测增材制造中的焊缝沉积

C-RED 3 是一款640 x 512 SWIR相机，以600 FPS的全画幅运行。专为工业应用开发，它结合了高性能、低SWaP（尺寸、重量、功耗）和低价格的特点。本文重点介绍了C-RED 3用于非接触式监测焊缝沉积的情况。成像系统的空间和时间分辨率在两个使用案例中得到了强调：焊丝电弧焊增材制造和手工金属电弧焊。

1.

2. 金属增材制造

增材制造是指通过根据3D平面图逐层沉积材料来构建工件的过程。这项技术广泛应用于汽车和航空航天工业。

金属增材制造技术包括：电弧焊、动力床熔化、熔丝制造、激光金属沉积等。在所有工艺中，控制焊接反应发生的熔融材料池至关重要。在焊接过程中，其几何形状和温度将影响焊缝的最终性能（电阻、结构、残余应力等）。

摄像头技术

摄像头技术的进步使制造商能够依靠非接触式监控添加过程。这样做的优点是将操作员从危险环境中移除，并提供有关焊接过程的实时可靠信息：焊接尖端的对准、熔池的正确形成等。

对于成像，SWIR范围（900-1700 nm）比可见光（400-750 nm）具有多种优势。可以利用特定的特性，如透过某些材料的能力。焊接熔池和热固化熔体在SWIR中清晰可见，而等离子体和金属蒸气则不可见。此外，SWIR图像的热测量在关键温度范围（300℃-5000°C）内是精确的。用户将能够在该过程中评估均匀性并控制熔池的热分布。最后，在电源为激光的工艺中，波长被选择为金属的最大吸收。对于诸如铁和铜的金属，激光器通常是1064nm的YAG激光器，落在SWIR范围内。

在不饱和的情况下，需要非常高的动态范围来获取低亮度（背景中的冷却焊缝）和高亮度（熔池、激光等）区域的信息。需要高速扫描速率来研究从热源到材料和材料内的快速能量传递的物理过程。

C- RED 3相机是焊接监控的一个很好的候选者。我们将在两个实验电弧焊接用例中演示C-RED3的使用，以展示其性能。

3. C-RED3的使用案例

线弧增材制造（WAAM）

WAAM是一种定向能量沉积工艺，其中金属丝以可控的速率供应到焊接电弧中。金属丝完全熔化，之前沉积的层部分熔化，以使材料生长。该过程的输出是一个完全密集的部分。

由于印刷过程包括高温，因此工件中可能存在残余应力，从而导致一些变形。WAAM的挑战之一是在材料沉积和冷却过程中管理焊缝的温度。

优化焊接工艺参数（温度、材料厚度等）的研究仍在进行中。监测熔池和研究沉积后的热分布是一个研究课题。