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(dòng)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?yàn)?激光工作時(shí)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(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(gè)樣品來追溯記錄，而當(dāng)前采用的激光焊縫質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)也只能通過焊接完成來對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)。若能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焊接質(zhì)量，這 將是一個(gè)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(gè)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(huì)隨著熔融金屬的表面張力增加而降低?！版i孔”會(huì)變得越 來越不穩(wěn)定，最終會(huì)崩潰，在焊縫上留下一個(gè)小孔——這是材料中不想出現(xiàn)的缺陷。
因此，檢測(cè)激光焊縫小孔何時(shí)變得不穩(wěn)定對(duì)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。
歐洲金屬加工廠商協(xié)會(huì)（EMPA）研究小組現(xiàn)在已經(jīng)精確探測(cè)并記錄了激光深熔焊的不穩(wěn)定時(shí)刻。為了做到這一點(diǎn)，他們一方面使用 廉價(jià)的聲學(xué)傳感器，另一方面測(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)控。
該研究團(tuán)隊(duì)最近在歐洲同步加速器ESRF演示了他們監(jiān)測(cè)方法的準(zhǔn)確性。他們用激光在一個(gè)小鋁板上熔化了一個(gè)鎖孔，同時(shí)用硬X射線 對(duì)鋁板進(jìn)行掃描。整個(gè)過程用了不到百分之一秒的時(shí)間，由一臺(tái)高速X光攝影機(jī)記錄下來。

圖片來源：歐洲金屬加工廠商協(xié)會(huì)
一旦激光束擊中金屬，熱傳導(dǎo)焊接過程的第一階段就開始了熱量傳導(dǎo)，只有表面是熔融的，隨后會(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定的鎖孔。有時(shí)，鎖 孔會(huì)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(huì)形成氣孔。在實(shí)驗(yàn)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(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(cè)到，而現(xiàn)在 他們已經(jīng)能夠在焊縫過程中檢測(cè)出小孔，用激光進(jìn)行的后處理可以立即開始。
激光焊接質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)如果能走上大規(guī)模應(yīng)用，那么就可以大大減少了焊接缺憾，降低用戶的焊接成本，提高焊接成品的良品 率，這對(duì)于生產(chǎn)廠家來說，至關(guān)重要，而目前所采用的視覺系統(tǒng)，除了對(duì)焊接進(jìn)行定位外，也只能用于焊接成品的焊縫進(jìn)行后工序 檢測(cè)，而對(duì)于修復(fù)焊接缺憾并沒有多大的輔助作用。