X射线视觉和窃听可确保质量

激光焊接是适合于连接金属和热塑性塑料的过程。它在高度自动化的生产中(例如在汽车工业中)已经特别确立，因为激光几乎没有磨损，运行速度非常快且具有很高的精度。但是直到现在，焊缝的质量只能通过X射线，磁性分析方法或从生产中分离出的单个样品进行追溯记录。实时监测焊接质量将是一个主要优势。

在传导焊接中，仅材料的表面是熔融的，而在深熔焊中，激光束迅速而深深地渗透到材料中，并产生一个充满金属和气体蒸气的细孔，称为“锁孔”。如果锁孔太深，则金属蒸气的蒸气压降低，而熔融金属的表面张力增加。锁孔变得不稳定，最终会塌陷，从而在焊缝中留下孔洞，这是材料中不希望的缺陷。因此，对于激光焊接接缝的质量而言，重要的是检测钥匙孔变得不稳定的时刻。到目前为止，这还没有达到足够的程度。只能使用光学方法从顶部观察钥匙孔。

由Kilian Wasmer领导的Empa研究人员小组现在已经成功地精确检测和记录了激光深熔焊中的不稳定性瞬间。为此，他们一方面使用便宜的声学传感器，另一方面使用激光束在金属表面上的反射进行测量。借助人工智能(卷积神经网络)，仅需70毫秒即可对合并的数据进行分析。这允许实时监控激光焊接过程的质量。

ESRF同步加速器X射线源的证明

Empa研究人员最近在格勒诺布尔的欧洲同步加速器ESRF上证明了其监测方法的准确性。他们使用激光将钥匙孔融化成一块小的铝板，然后用硬X射线辐射对其进行扫描。整个过程耗时不到百分之一秒，是用高速X射线照相机记录的。结果是：焊接过程的各个阶段都可以以90%以上的确定性正确识别。

一旦激光束撞击金属，热传导焊接过程的第一阶段即开始-仅表面处于熔融状态。随后，形成一个稳定的锁眼，它会以较长的曝光时间“摆动”(不稳定的锁眼)。有时，锁孔会喷出液态金属，类似于火山喷发(井喷)。如果它以不受控制的方式塌陷，就会形成孔。所有这些阶段都可以借助Empa技术进行实时检测。