激光焊接是一種適用于金屬和熱塑性塑料連接的焊接工藝。在高度自動化的生產(chǎn)中，例如在汽車工業(yè)中，激光已經(jīng)特別成熟，因為激光工作時幾乎沒有磨損，速度非常快，而且精度很高。
但到目前為止，焊縫的質(zhì)量只能通過X射線、磁分析方法或從生產(chǎn)過程中分離單個樣品來追溯記錄。若能實時監(jiān)測焊接質(zhì)量，這將是一個技術(shù)進(jìn)步。
在傳導(dǎo)焊接中，只有材料的表面是熔融的，而在深熔焊接中，激光束可以快速深入地穿透到材料中，產(chǎn)生一個充滿金屬和氣體蒸氣的小孔，這被稱為“鎖孔”。
如果“鎖孔”太深，金屬蒸汽的蒸汽壓力會隨著熔融金屬的表面張力增加而降低。“鎖孔”會變得越來越不穩(wěn)定，最終會崩潰，在焊縫上留下一個小孔——這是材料中不想出現(xiàn)的缺陷。
因此，檢測激光焊縫小孔何時變得不穩(wěn)定對提高焊縫質(zhì)量具有重要意義。到目前為止，還沒有足夠的技術(shù)能達(dá)到這種程度，只能用光學(xué)方法從頂部觀察鎖孔。
由KilianWasmer的歐洲金屬加工廠商協(xié)會（EMPA）研究小組現(xiàn)在已經(jīng)精確探測并記錄了激光深熔焊的不穩(wěn)定時刻。為了做到這一點，他們一方面使用廉價的聲學(xué)傳感器，另一方面測量激光在金屬表面的反射。
研究人員表示，在人工智能（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）的幫助下，組合的數(shù)據(jù)將在70毫秒內(nèi)被分析。這使得激光焊接過程的質(zhì)量可以實時監(jiān)控。
該研究團(tuán)隊最近在歐洲同步加速器ESRF演示了他們監(jiān)測方法的準(zhǔn)確性。他們用激光在一個小鋁板上熔化了一個鎖孔，同時用硬X射線對鋁板進(jìn)行掃描。整個過程用了不到百分之一秒的時間，由一臺高速X光攝影機記錄下來。


↑圖片來源：歐洲金屬加工廠商協(xié)會
一旦激光束擊中金屬，熱傳導(dǎo)焊接過程的階段就開始了——只有表面是熔融的，隨后會形成一個穩(wěn)定的鎖孔。有時，鎖孔會噴出液態(tài)金屬，就像火山噴發(fā)一樣。如果它以不受控制的方式塌陷，就會形成氣孔。在實驗中，研究人員成功在焊縫中制造出小孔，然后用第二次激光脈沖再次將其閉合。研究人員表示制造出鎖孔的成功率為87％，去除該鎖孔的成功率為73％。
這種誤差校正方法在激光焊接中應(yīng)用前景。研究人員表示在他們之前，焊縫中的氣孔只能在工作完成后才能被檢測到，而現(xiàn)在他們已經(jīng)能夠在焊縫過程中檢測出小孔，用激光進(jìn)行的后處理可以立即開始。