| Title: | Measurement of core temperature through semi-transparent polyamide 6 using scanner-integrated pyrometer in laser welding |
| Other Titles: | Měření vnitřní teploty skrz polopropustný polyamid 6 pomocí pyrometru integrovaného ve skeneru při laserovém svařování |
| Authors: | Schmailzl, Anton Käsbauer, Johannes Martan, Jiří Honnerová, Petra Schäfer, Felix Fichtl, Maximilan Lehrer, Tobias Tesař, Jiří Honner, Milan Hierl, Stefan |
| Citation: | SCHMAILZL, A., KÄSBAUER, J., MARTAN, J., HONNEROVÁ, P., SCHÄFER, F., FICHTL, M., LEHRER, T., TESAŘ, J., HONNER, M., HIERL, S. Measurement of core temperature through semi-transparent polyamide 6 using scanner-integrated pyrometer in laser welding. International journal of heat and mass transfer, 2020, roč. 146, č. January 2020. ISSN 0017-9310. |
| Issue Date: | 2020 |
| Publisher: | Elsevier |
| Document type: | článek article |
| URI: | 2-s2.0-85072962068 http://hdl.handle.net/11025/39613 |
| ISSN: | 0017-9310 |
| Keywords: | Polopropustný polymer;pyrometr;laserové propustné svařování;měření teploty |
| Keywords in different language: | Semi-transparent polymer;Pyrometer;Laser transmission welding;Temperature measurement |
| 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. |
| Abstract in different language: | Predicting the core temperature during welding is an ambitious aim in many research works. In this work, a 3D-scanner with integrated pyrometer is characterized and used to measure the temperature during quasi-simultaneous laser transmission welding of polyamide 6. However, due to welding in an overlap configuration, the heat radiation emitted from the joining zone of a laser transmission weld has to pass through the upper polymer, which is itself a semitransparent emitter. Therefore, the spectral filtering of the heat radiation in the upper polymer is taken into account by calibrating the pyrometer for the measurement task. Thermal process simulations are performed to compare the temperature field with the measured temperature signal. The absorption coefficients of the polymers are measured, in order to get precise results from the computation. The temperature signals during welding are in good agreement with the computed mean temperature inside the detection spot, located in the joining area. This is also true for varying laser power, laser beam diameter and the carbon black content in the lower polymer. Both, the computed mean temperature and the temperature signal are representing the core temperature. In order to evaluate the spatial sensitivity of the measurement system, the emitted heat radiation from both polymers is calculated on basis of the computed temperature field. Hereby it is found, that more than 90 percent of the detected heat radiation comes from the joining area, which is a crucial information for contact-free temperature measurement tasks on semi-transparent polymers. |
| Rights: | © Elsevier |
| Appears in Collections: | Články / Articles (CT3) OBD |
Files in This Item:
| File | Size | Format | |
|---|---|---|---|
| Martan_Measurement of Core.pdf | 3,47 MB | Adobe PDF | View/Open |
Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/11025/39613Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.