Measurement of core temperature through semi-transparent polyamide 6 using scanner-integrated pyrometer in laser welding

Abstract

Predikce vnitřní teploty během svařování je ambiciózním cílem mnoha výzkumných prací. V této práci je charakterizován a používán 3D-skener s integrovaným pyrometrem, který se používá k měření teploty během kvazi-simultánního laserového svařování polyamidu 6. V důsledku svařování v překrývající se konfiguraci však tepelné záření emitované ze spojované zóny laserového propustného svaru musí procházet horním polymerem, který je sám polopropustným zářičem. Proto se spektrální filtrace tepelného záření v horním polymeru bere v úvahu kalibrováním pyrometru pro měřicí úlohu. Simulace tepelných procesů jsou prováděny pro porovnání teplotního pole s naměřeným teplotním signálem. Absorpční koeficienty polymerů se měří, aby se z výpočtu získaly přesné výsledky. Teplotní signály během svařování jsou v dobré shodě s vypočtenou střední teplotou uvnitř detekčního místa, umístěnou v oblasti spojování. To platí také pro měnící se výkon laseru, průměr laserového paprsku a obsah sazí ve spodním polymeru. Vypočtená průměrná teplota i teplotní signál představují teplotu na rozhranní. Za účelem vyhodnocení prostorové citlivosti měřicího systému se vypočte vyzařované tepelné záření z obou polymerů na základě vypočteného teplotního pole. Tím se zjistilo, že více než 90 procent detekovaného tepelného záření pochází ze spojované oblasti, což je rozhodující informace pro úkoly bezkontaktního měření teploty na polopropustných polymerech.