多軸雷射披覆之製程溫度回授控制於三維金屬型貌及微觀組織研究

本計畫以低功率20W光纖雷射進行雷射披覆，採用直接能量沉積法(DED)堆疊304L不鏽鋼金屬粉末與基板材。搭配自行開發的紅外線高溫計量測披覆層的溫度，採用同軸量測的方式，針對高溫計量測的熔池溫度訊號，透過LabVIEW軟體進行溫度訊號PID回授控制。藉由控制雷射功率的大小，使熔池溫度維持在固定的範圍內進行雷射披覆，並藉由雷射位移計進行披覆層形貌的量測。本計畫預計利用溫度迴授系統進行熔池溫度控制，以不同熔池溫度和披覆路徑為變數進行實驗。觀察披覆層形貌，探討溫度控制對披覆層形貌平整度的影響。最後對披覆試件進行機械性質測試，藉由微觀組織及層與層間之結合程度，相較無溫度控制下批覆層之機械性質差異。在數值分析部分，使用ANSYS軟體分析披覆路徑上，移動熱源於表面位置所產生的溫度變化，模擬不同的披覆路徑規劃對溫度變化的影響。在溫度回授控制下，透過雷射位移計量測每層披覆的高度變化。針對每道次披覆的高度訊號分析披覆缺陷，於下一個道次進行修正。最後比較同軸與側向的溫度量測回授控制的差異，分析側向溫度控制的可行性。