Powder jet particle density distribution analysis and qualification for the laser metal deposition process

Abstract

Abstract: The quality of the Laser Metal Deposition process depends on several factors and components. One of them and also one of the most important is the powder jet. Regular monitoring of the different variables involved on the powder jet need to be performed in order to assure the demanded high stability and quality standards of the produced coating layers. This monitoring is done through process monitoring techniques, where the powder jet is illuminated from the side, by a laser line, and recorded by a coaxially aligned camera through the powder feed nozzle. Symmetry, geometry and position of different levels of the powder jet can be analyzed through relevant algorithms. They also provide calculations of the particle density distribution the recorded images. The spatial particle density distribution of the powder jet can be calculated by superimposing individual levels along the jet. The measurement and monitoring principle was successfully tested with various nozzles and powder properties, making it possible to fully characterize a powder jet.<br>

A qualidade do processo de deposição de metais a laser depende de diversos fatores e componentes. Um dos componentes mais importantes é o fluxo de pó metálico. É necessário o monitoramento contínuo das diferentes variáveis e parâmetros que influenciam no fluxo de pó para se garantir os altos padrões de qualidade e estabilidade requeridos nas peças produzidas. Este monitoramento é realizado através de técnicas de controle de processos, onde o fluxo de pó metálico é iluminado lateralmente, por um laser de iluminação em formato de linha, e gravado por uma câmera coaxial ao bocal alimentador de pó. Simetria, geometria e posição de diferentes níveis do fluxo de pó podem ser analisados através de algoritmos relevantes. Tais algoritmos tornam possíveis também cálculos da distribuição das partículas no fluxo, através da sobreposição de imagens de todos os frames gravados no vídeo em cada nível do fluxo de pó. O processo de medição e análise foi testado com sucesso em diferentes bocais alimentadores de pó e com diferentes materiais e parâmetros do fluxo, tornando possível sua caracterização e qualificação.