紅外熱像儀在激光熔覆（Laser Cladding）過程中的溫度監測具有關鍵作用，能夠實時反饋熔池及熱影響區的溫度分布，優化工藝參數并防止缺陷。
- 激光熔覆測溫的挑戰
高溫梯度：熔池溫度可達1500~3000℃（取決于材料），相鄰區域溫差極大。
動態過程：激光移動速度快（通常0.5~5 m/min），需高幀率捕捉瞬態溫度。
表面干擾：
金屬熔池高反射率（尤其是未熔化的金屬粉末）。
等離子體羽流（Plume）可能遮擋紅外信號。
工藝需求：
控制熔池溫度以保障結合強度，避免過燒或未熔合。
監測熱積累防止基材變形。
- 可適用場景及改進方案
(1) 適用場景
基材預熱監測：檢測基材（如鋼、鈦合金）預熱溫度（100~500℃）。
熱影響區（HAZ）分析：監測熔覆層周圍低溫區（200~800℃）的溫度梯度，評估冷卻速率。
離線質量檢查：熔覆完成后檢測層間溫度均勻性或殘余應力分布。
(2) 技術改進措施
| 問題 | 解決方案 |
| 低信噪比 | 使用制冷型長波探測器（如MCT傳感器）提升靈敏度，或延長積分時間（犧牲實時性）。 |
| 發射率波動 | 基材表面噴涂高發射率涂層（如啞光黑漆），或采用雙色測溫法減少發射率依賴。 |
| 等離子體干擾 | 加裝窄帶濾光片（如10.6μm避開等離子體吸收峰），或側向安裝避開羽流直射路徑。 |
| 動態測溫 | 選擇高速長波熱像儀（如格物優信H系列，125Hz幀率），配合觸發同步激光掃描。 |
- 典型應用案例
案例1：不銹鋼基材預熱均勻性控制
需求：確保基材預熱溫度300±20℃，避免熔覆層開裂。
配置：
選用格物優信長波熱像儀（640×480像素）。
基材噴涂石墨涂層（發射率固定為0.95）。
實施：
熱像儀安裝在激光頭側向45°，監測預熱區域（下圖左為均勻加熱，右為不均勻）。
溫度數據反饋至加熱系統，自動調節感應線圈功率。
效果：預熱均勻性從±50℃提升至±15℃，熔覆層裂紋率下降90%。
案例2：熔覆層冷卻速率監測
需求：控制Inconel 625熔覆層冷卻速率在50~100℃/s，避免晶粒粗化。
實施：
建立冷卻速率-硬度關系模型，超限時觸發輔助加熱。
效果：硬度波動從HRC 5降至HRC 1以內。
- 長波與短波/中波熱像儀的對比
| 參數 | 長波（8~14μm） | 短波（0.9~1.7μm） | 中波（3~5μm） |
| 測溫范圍 | 適合<800℃（高溫段信噪比低） | 適合>1000℃（熔池理想波段） | 適合300~1500℃（折中方案） |
| 抗干擾性 | 受等離子體/水蒸氣影響大 | 穿透等離子體能力強 | 中等 |
| 發射率依賴性 | 高（需表面處理） | 低（金屬熔池發射率相對穩定） | 中等 |
| 成本 | 低（非制冷型常見） | 極高（制冷型探測器為主） | 高 |
總結
紅外熱像儀在激光熔覆中可實現：
工藝穩定性：實時熔池溫度閉環控制。
缺陷預防：通過熱歷史數據預測裂紋、氣孔等。
智能化升級：為數字孿生（Digital Twin）提供溫度場輸入。