[发明专利]分析通过激光焊接过程形成的焊缝的方法和激光加工系统

说明书

本发明涉及一种用于分析通过激光焊接过程形成的焊缝的方法，所述方法包括：通过将至少一个激光脉冲照射到所述焊缝上来热激励所述焊缝，检测由所述焊缝发射的温度辐射的衰减特征，以及基于对检测到的衰减特征的评估来确定是否存在焊接缺陷。此外，提出一种用于分析通过激光焊接过程在至少两个工件之间形成的焊缝的激光加工系统。

技术领域

本发明涉及一种用于分析通过激光焊接过程形成的焊缝的方法，并且涉及一种用于使用激光射束来加工工件的激光加工系统，该激光加工系统设置为用于执行用于分析通过激光焊接过程形成的焊缝。

背景技术

在一种用于借助激光射束加工工件的激光加工系统中，由激光源或激光引导纤维的端部射出的激光射束借助射束引导和聚焦镜组聚焦到要加工的工件上，以便将工件局部地加热到熔化温度。该加工例如可以包括激光焊接。该激光加工系统可以包括激光加工头，尤其激光焊接头。

为了确保加工质量，需要分析和检查激光焊接的结果，尤其是被焊接的工件之间的焊接连接部。焊接连接部可以表示被焊接的工件之间的机械连接部或电连接部，也称为附接部或接触部。在激光焊接中典型地构造焊缝，也称为接触缝，其在被焊接的工件之间形成焊接连接部。对焊接连接部或焊缝的分析包括识别焊接缺陷。在工件的激光焊接中识别焊接缺陷是一个很大的挑战。尤其在搭接接合或平行接合板件的情况下，在借助俯视图纯视觉地检查焊缝时通常不能识别是否存在焊接缺陷以及存在何种焊接缺陷。

在电动车领域，电池起着核心作用。在此，单个电池单池(也称为蓄电池单池)彼此连接、即接触。由多个电池单池组成的复合体被称为电池模块。典型地，通过激光焊接实现电池单池的连接。在此，电池单池的部分、例如导体典型地以搭接接合彼此焊接，其中，焊缝例如具有所谓的“I形焊缝”几何形状。导体可以构造为板件。材料通常是铝、铜或涂覆镍的结构钢典型的化合物或材料组合是铜-铜、铝-铝、铜-铝或铝-铜、铜-和铝-在此，铜板件常常电镀地涂覆有镍。电池单池的连接或接触仅在电池单池的被焊接的部分、例如导体之间存在电连接时才是成功的，即电流可以通过焊缝在被焊接的部分之间流动。

在借助激光焊接来焊接工件时，尤其在具有I形焊缝的搭接接合中，可能出现典型的焊接缺陷、所谓的缺陷图像。这包括在被焊接的工件之间的间隙。这种焊接缺陷可能对工件之间的焊接质量具有不同的影响。由于小的间隙已经可以减小焊缝或焊接连接的机械稳定性。焊接工件之间的间隙也可能导致不再确保焊接工件之间的电接触，因此这在使电池单池接触时是一个大问题。

对于某些应用，当间隙很小时或者当间隙通过工件的熔化的材料桥接并且由此尽管如此仍存在电连接和足够稳定的机械连接时，可以容忍该缺陷。这种情况也称为“具有缝隙桥接的焊接”或者“具有(电)附接部的焊缝”。

另一典型的缺陷图像被称为“false friend”或错误对象。在此，在工件之间存在间隙，其中，该间隙未被桥接并且因此在要焊接的工件之间不存在接触或至少不存在电接触。这也被称为“没有缝隙桥接的焊接”或者“没有(电)附接部的焊缝”。

因此，焊接缺陷的识别对于焊缝的质量是决定性的。没有焊接缺陷或具有可容忍的焊接缺陷的焊缝可以被称为良好焊接。具有不能容忍的焊接缺陷、例如错误对象的焊缝可以被称为不良焊接。

发明内容

本发明的任务是提供一种方法和一种激光加工系统，通过该方法和该激光加工系统，能够快速、简单、可靠且非接触地分析通过激光焊接过程在至少两个工件之间形成的焊缝。本发明的另一个任务是，提供一种方法，利用该方法可以快速、简单、可靠并且无接触地确定是否存在焊接缺陷、尤其是错误对象。

本发明的任务尤其是，提出一种方法和一种激光加工系统，其能够实现对良好焊接和不良焊接的简单、快速和可靠的分类或区分。

这些任务通过独立权利要求的主题来解决。有利的构型和改进方案是从属权利要求的主题。