X射線視覺和竊聽可確保質量

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中(例如在汽車工業中)已經特別確立，因為激光幾乎沒有磨損，運行速度非常快且具有很高的精度。但是直到現在，焊縫的質量只能通過X射線，磁性分析方法或從生產中分離出的單個樣品進行追溯記錄。實時監測焊接質量將是一個主要優勢。

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量而言，重要的是檢測鑰匙孔變得不穩定的時刻。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研究人員小組現在已經成功地精確檢測和記錄了激光深熔焊中的不穩定性瞬間。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(卷積神經網絡)，僅需70毫秒即可對合并的數據進行分析。這允許實時監控激光焊接過程的質量。

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。隨后，形成一個穩定的鎖眼，它會以較長的曝光時間“擺動”(不穩定的鎖眼)。有時，鎖孔會噴出液態金屬，類似于火山噴發(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。