激光焊接是適合于連接金屬和熱塑性塑料的過程。它在高度自動化的生產(chǎn)中(例如在汽車工業(yè)中)已經(jīng)特別確立，因為激光幾乎沒有磨損，運行速度非?？烨揖哂泻芨叩木?。但是直到現(xiàn)在，焊縫的質(zhì)量只能通過X射線，磁性分析方法或從生產(chǎn)中分離出的單個樣品進行追溯記錄。實時監(jiān)測焊接質(zhì)量將是一個主要優(yōu)勢。

在傳導焊接中，僅材料的表面是熔融的，而在深熔焊中，激光束迅速而深深地滲透到材料中，并產(chǎn)生一個充滿金屬和氣體蒸氣的細孔，稱為“鎖孔”。如果鎖孔太深，則金屬蒸氣的蒸氣壓降低，而熔融金屬的表面張力增加。鎖孔變得不穩(wěn)定，最終會塌陷，從而在焊縫中留下孔洞，這是材料中不希望的缺陷。因此，對于激光焊接接縫的質(zhì)量而言，重要的是檢測鑰匙孔變得不穩(wěn)定的時刻。到目前為止，這還沒有達到足夠的程度。只能使用光學方法從頂部觀察鑰匙孔。

由Kilian Wasmer領導的Empa研究人員小組現(xiàn)在已經(jīng)成功地精確檢測和記錄了激光深熔焊中的不穩(wěn)定性瞬間。為此，他們一方面使用便宜的聲學傳感器，另一方面使用激光束在金屬表面上的反射進行測量。借助人工智能(卷積神經(jīng)網(wǎng)絡)，僅需70毫秒即可對合并的數(shù)據(jù)進行分析。這允許實時監(jiān)控激光焊接過程的質(zhì)量。

ESRF同步加速器X射線源的證明

Empa研究人員最近在格勒諾布爾的歐洲同步加速器ESRF上證明了其監(jiān)測方法的準確性。他們使用激光將鑰匙孔融化成一塊小的鋁板，然后用硬X射線輻射對其進行掃描。整個過程耗時不到百分之一秒，是用高速X射線照相機記錄的。結果是：焊接過程的各個階段都可以以90%以上的確定性正確識別。

一旦激光束撞擊金屬，熱傳導焊接過程的第一階段即開始-僅表面處于熔融狀態(tài)。隨后，形成一個穩(wěn)定的鎖眼，它會以較長的曝光時間“擺動”(不穩(wěn)定的鎖眼)。有時，鎖孔會噴出液態(tài)金屬，類似于火山噴發(fā)(井噴)。如果它以不受控制的方式塌陷，就會形成孔。所有這些階段都可以借助Empa技術進行實時檢測。