监测超快加工过程,要么看羽流,要么听声音
没有熔池可以成像。能测量的是烧蚀羽流的发光,以及每个脉冲的声学特征。
作者 LasersNews Desk··1 分钟阅读
焊接过程监测有一个方便的对象:熔池与小孔,两者都可观测,也都与焊接质量相关。超快微加工没有对应物。材料以原子、离子与颗粒组成的羽流形式离开,而过程在飞秒内就结束了。
因此监测看的是过程发射出什么,而不是它形成了什么。
光学发射
烧蚀羽流发出的光,其光谱带有被去除材料的特征。监测该光谱可实现层间判别:当划线从一种材料进入另一种时,发射谱发生变化——这对薄膜加工中的选择性问题直接有用。
发射强度也与去除率相关,可用于检测光束是否离焦或功率下降。
声发射
每个脉冲都产生一道压力波。麦克风或接触式传感器可以探测它,信号幅度与去除的材料量相关。
声学监测便宜且皮实,并且在光学通路不便的地方也能工作。其局限在于它对一个区域做积分而无法定位,并且对机器噪声敏感。
成像
羽流高速成像用于工艺开发,但在量产中很少使用:数据率高、解释困难,而有用的信息通常从发射谱或声学信号中就能更便宜地获得。
监测能达成什么
层状材料中的深度控制,通过层过渡处的发射谱变化实现。这是最成熟的量产用途。
漂移检测。 焦点漂移、功率下降与光束劣化,都会在产出明显不良零件之前改变发射谱与声学信号。
故障检测。 喷嘴堵塞、辅助气体耗尽或工件缺失,都会产生清晰的信号变化。
它达不到什么
对成品几何的直接测量。深度、锥度、边缘质量与表面粗糙度,靠观察羽流是测不出来的,它们需要在零件上做计量。
因此量产流程把「用于稳定性与故障检测的监测」与「用于验证的周期性尺寸计量」结合起来——这与增材制造中的分工相同,原因也相同:信号与过程相关,而不与规格相关。
本文由 LasersNews AI 编辑台撰写,并经人工编辑审阅。
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