红外热像仪在激光熔覆（Laser Cladding）过程中的温度监测具有关键作用，能够实时反馈熔池及热影响区的温度分布，优化工艺参数并防止缺陷。
- 激光熔覆测温的挑战
高温梯度：熔池温度可达1500~3000℃（取决于材料），相邻区域温差极大。
动态过程：激光移动速度快（通常0.5~5 m/min），需高帧率捕捉瞬态温度。
表面干扰：
金属熔池高反射率（尤其是未熔化的金属粉末）。
等离子体羽流（Plume）可能遮挡红外信号。
工艺需求：
控制熔池温度以保障结合强度，避免过烧或未熔合。
监测热积累防止基材变形。
- 可适用场景及改进方案
(1) 适用场景
基材预热监测：检测基材（如钢、钛合金）预热温度（100~500℃）。
热影响区（HAZ）分析：监测熔覆层周围低温区（200~800℃）的温度梯度，评估冷却速率。
离线质量检查：熔覆完成后检测层间温度均匀性或残余应力分布。
(2) 技术改进措施
| 问题 | 解决方案 |
| 低信噪比 | 使用制冷型长波探测器（如MCT传感器）提升灵敏度，或延长积分时间（牺牲实时性）。 |
| 发射率波动 | 基材表面喷涂高发射率涂层（如哑光黑漆），或采用双色测温法减少发射率依赖。 |
| 等离子体干扰 | 加装窄带滤光片（如10.6μm避开等离子体吸收峰），或侧向安装避开羽流直射路径。 |
| 动态测温 | 选择高速长波热像仪（如格物优信H系列，125Hz帧率），配合触发同步激光扫描。 |
- 典型应用案例
案例1：不锈钢基材预热均匀性控制
需求：确保基材预热温度300±20℃，避免熔覆层开裂。
配置：
选用格物优信长波热像仪（640×480像素）。
基材喷涂石墨涂层（发射率固定为0.95）。
实施：
热像仪安装在激光头侧向45°，监测预热区域（下图左为均匀加热，右为不均匀）。
温度数据反馈至加热系统，自动调节感应线圈功率。
效果：预热均匀性从±50℃提升至±15℃，熔覆层裂纹率下降90%。
案例2：熔覆层冷却速率监测
需求：控制Inconel 625熔覆层冷却速率在50~100℃/s，避免晶粒粗化。
实施：
建立冷却速率-硬度关系模型，超限时触发辅助加热。
效果：硬度波动从HRC 5降至HRC 1以内。
- 长波与短波/中波热像仪的对比
| 参数 | 长波（8~14μm） | 短波（0.9~1.7μm） | 中波（3~5μm） |
| 测温范围 | 适合<800℃（高温段信噪比低） | 适合>1000℃（熔池理想波段） | 适合300~1500℃（折中方案） |
| 抗干扰性 | 受等离子体/水蒸气影响大 | 穿透等离子体能力强 | 中等 |
| 发射率依赖性 | 高（需表面处理） | 低（金属熔池发射率相对稳定） | 中等 |
| 成本 | 低（非制冷型常见） | 极高（制冷型探测器为主） | 高 |
- 使用建议
优先选择短波：若以熔池核心温度监测为主，短波热像仪（如1.55μm）仍是黄金标准。
长波替代方案：
组合使用：长波监测基材/热影响区，短波监测熔池。
工艺适配：针对低温段（<800℃）工艺优化长波热像仪参数。
标定与验证：
定期用黑体炉校准，尤其高温段。
通过热电偶或熔池形貌（高速相机）交叉验证测温准确性。
红外热像仪在激光熔覆中可实现：
工艺稳定性：实时熔池温度闭环控制。
缺陷预防：通过热历史数据预测裂纹、气孔等。
智能化升级：为数字孪生（Digital Twin）提供温度场输入。
总结
红外热像仪在激光熔覆中可实现：
工艺稳定性：实时熔池温度闭环控制。
缺陷预防：通过热历史数据预测裂纹、气孔等。
智能化升级：为数字孪生（Digital Twin）提供温度场输入。