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            實時監控激光焊接質量的新技術

            實時監控激光焊接質量的新技術

            • 發布時間:2022-01-10
            • 訪問量:806

            實時監控激光焊接質量的新技術

            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中,例如在汽車工業中,激光已經特別成熟,因為激光工作時幾乎沒有磨損,速度非???,而且精度很高。
            但到目前為止,焊縫的質量只能通過X射線、磁分析方法或從生產過程中分離單個樣品來追溯記錄。若能實時監測焊接質量,這將是一個技術進步。
            在傳導焊接中,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的缺陷。
            因此,檢測激光焊縫小孔何時變得不穩定對提高焊縫質量具有重要意義。到目前為止,還沒有足夠的技術能達到這種程度,只能用光學方法從頂部觀察鎖孔。
            由KilianWasmer領導的歐洲金屬加工廠商協會(EMPA)研究小組現在已經精確探測并記錄了激光深熔焊的不穩定時刻。為了做到這一點,他們一方面使用廉價的聲學傳感器,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(卷積神經網絡)的幫助下,組合的數據將在70毫秒內被分析。這使得激光焊接過程的質量可以實時監控。
            該研究團隊最近在歐洲同步加速器ESRF演示了他們監測方法的準確性。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會
            一旦激光束擊中金屬,熱傳導焊接過程的第一階段就開始了——只有表面是熔融的,隨后會形成一個穩定的鎖孔。有時,鎖孔會噴出液態金屬,就像火山噴發一樣。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極具應用前景。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,而現在他們已經能夠在焊縫過程中檢測出小孔,用激光進行的后處理可以立即開始。

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