本发明涉及激光增材，尤其涉及一种激光增材制造成形过程中的温度监控方法。
背景技术：
1、增材制造技术采用材料逐层累加的方法制造实体零件，在航空航天、能源动力、国防军工等领域应用广泛。对于金属增材制造，按照材料形态可分为粉末增材和丝材增材。与粉末增材相比，丝材增材具有成本低，材料利用率和熔敷率高，材料易回收，环境污染少等特点。因此，发展金属丝材增材制造技术具有重大意义。目前，按照使用热源可分为电弧、电子束、激光三种金属丝材增材制造技术。电弧和电子束熔丝增材均存在热输入大、熔池和热影响区过大和过热等问题，导致成形件成形精度低、残余应力大。而激光熔丝增材具有热影响区较小、成形精度较高等优势，因此发展激光熔丝增材具有极大的应用前景。
2、在增材制造过程中，其热过程较为复杂，前层对后层有预热作用，后层对前层有后热作用，堆积零件热积累严重，直接影响成形件的组织和性能。在激光增材制造过程中，由于基板一般处于冷态，而熔池温度处于高温状态，因此成形区域的温度梯度较大，在随后凝固过程中，较大的温度梯度可能会导致热应力开裂。此外，随着沉积层数的增多，成形区的温度梯度在不断的变化，因此会导致成形件在不同位置的组织存在一定差异，进而影响整体零件性能的提高。现有技术中的激光增材制造成型方法容易导致不同部位微观组织的显著差异，温度场不稳定，对零件整体温度控制能力差等缺陷。
3、因此，研究得到一种提高温度稳定性和成形件质量的激光增材制造成形过程中的温度监控方法，具有重要的意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种激光增材制造成形过程中的温度监控方法。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、本发明提供了一种激光增材制造成形过程中的温度监控方法，包括如下步骤：
4、1)将基板置于加热装置中固定，在加热装置内部铺设保温砂覆盖基板；
5、2)利用激光增材制造成形设备中的激光束对基板进行扫描；
6、3)将第一层分为若干大区域，每个大区域分为多个小区域，确定每个小区域的扫描方向，采用红外测温仪实时采集第一层的各个大区域扫描点处的温度，得到扫描点温度集合图像，通过第一层的扫描点温度集合图像预测下一层的扫描点温度集合图像；
7、4)开始扫描下一层之前，对预测扫描点温度集合图像进行大区域、小区域的划分，并在成形表面进行对应的区域划分，在各成形大区域进行扫描；
8、5)重复步骤3)中通过上一层的扫描点温度集合图像预测下一层的扫描点温度集合图像的步骤和步骤4)，直至完成激光增材制造成形。
9、作为优选，加热装置为电阻丝，加热装置的尺寸比基板大5～20mm；基板上表面和保温砂上表面的距离为1～2mm。
10、作为优选，步骤2)中对基板进行扫描前，对加热装置通电，使保温砂中热电偶的温度达到预定温度后保温12～18min。
11、作为优选，每层的大区域个数独立的为5～7个，每个小区域的面积独立的为50～80mm2。
12、作为优选，扫描点为激光熔化点；激光增材制造成形过程中，激光功率为500～1000w，扫描速率为5～10mm/s。
13、作为优选，每层中，红外测温仪的个数与大区域的个数相同；每增加一层，扫描路径与原路径相比顺时针旋转了65～70°。
14、作为优选，基板为316l不锈钢或ti6al4v钛合金；熔丝为er5356铝合金或gh4169镍基高温合金。
15、作为优选，丝材的直径为0.25～0.45mm，送丝的速率为10～28mm/s。
16、本发明的有益效果包括以下几点：
17、1)本发明中基板原位预热结合电阻丝加热，并通过保温砂进行保温，不仅可以降低成形件中的温度梯度，减小残余应力，还可以通过控制加热温度，实现成形部分微观组织的调控；本发明的方法利用当前层扫描完成以后，下一层开始扫描之前的时间间隙进行下一层扫描点温度汇集图像的预测分析，能够提高成形效率；本发明的方法使扫描点温度保持稳定，减小热应力、热变形，减少缺陷，对提高成形件的精度和力学性能具有重要的意义。
18、2)本发明对激光扫描点温度进行监控，降低扫描点温度波动，以减小零件热应力、热变形和组织差异，有利于提高激光增材制造零件的成形精度和力学性能。本发明的方法适应激光束高速扫描需要的扫描点温度在线检测分析与控制方法，不仅可以降低成形件中的内应力，还可以提高金属构件的微观组织均匀性。
1.一种激光增材制造成形过程中的温度监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的温度监控方法，其特征在于，加热装置为电阻丝，加热装置的尺寸比基板大5～20mm；基板上表面和保温砂上表面的距离为1～2mm。
3.根据权利要求1或2所述的温度监控方法，其特征在于，步骤2)中对基板进行扫描前，对加热装置通电，使保温砂中热电偶的温度达到预定温度后保温12～18min。
4.根据权利要求3所述的温度监控方法，其特征在于，每层的大区域个数独立的为5～7个，每个小区域的面积独立的为50～80mm2。
5.根据权利要求4所述的温度监控方法，其特征在于，扫描点为激光熔化点；激光增材制造成形过程中，激光功率为500～1000w，扫描速率为5～10mm/s。
6.根据权利要求4所述的温度监控方法，其特征在于，每层中，红外测温仪的个数与大区域的个数相同；每增加一层，扫描路径与原路径相比顺时针旋转了65～70°。
7.根据权利要求4～6任一项所述的温度监控方法，其特征在于，基板为316l不锈钢或ti6al4v钛合金；熔丝为er5356铝合金或gh4169镍基高温合金。
8.根据权利要求7所述的温度监控方法，其特征在于，丝材的直径为0.25～0.45mm，送丝的速率为10～28mm/s。