用于钢材接合的方法技术

一种用于钢材接合的方法。本发明专利技术涉及一种借助加工射束接合组件的方法，其中第一组件和第二组件借助加工射束通过加热相互连接在接合接头上，并且借助热成像摄像机拍摄热成像，每个热成像具有表征第一组件的温度分布的第一热成像区段以及表征第二组件的温度分布的第二热成像区段。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种。本专利技术涉及一种借助加工射束接合组件的方法，其中第一组件和第二组件借助加工射束通过加热相互连接在接合接头上，并且借助热成像摄像机拍摄热成像，每个热成像具有表征第一组件的温度分布的第一热成像区段以及表征第二组件的温度分布的第二热成像区段。【专利说明】
本专利技术涉及一种借助富含能量的加工射束接合组件的方法，借助该加工射束可以 可靠地引导接合缝并检测接合缺陷。
技术介绍
在借助加工射束（例如激光射束）以加热方式接合钢板或其它组件时，为了确保 高的连接质量应该使连接缺陷的数量和尺寸尽可能小。为此特别需要相对于彼此待连接的 组件精确地定位加工射束，对此可以借助各种缺陷识别方法检测残余的连接缺陷并且例如 通过精加工消除残余的连接缺陷。 在缺陷识别方面有多种方法评定接合缝、例如焊缝的质量；对此通常在接合过程 之后进行接合质量的评定。例如可以基于焊缝几何形状的测量来评定焊缝的质量，对此检 测表面结构、孔隙和缝的中断。然而其缺陷在于，外部的检测不能获得对连接品质的明确结 论。 此外，可以利用热熔印刷的原理判定例如焊缝的接合质量。对此通过普朗克辐射 定律近似地衡量所描述的组件辐射性能并且在时间上和/或在空间上对辐射的强度分布 进行表征；其中从组件表面上的一个位置发出的红外辐射的强度作为该位置上的温度的度 量。在时间上和/或空间上的、组件辐射能量的强度分布对连接的质量提供了指示。例如 已知，借助热熔印刷判定焊缝的质量，其中短时间地加热经焊接的组件并且通过接合位置 上的热损失来评定连接的质量。对此充分利用了这样的事实，即，材料在完全的、无缺陷的 连接情况下比在有缺陷的连接情况下更快地冷却。 在激光焊接过程中对叠置连接进行缺陷识别的其它方法例如描述在DE 103 38 062 A1、DE 10 2007 024 789 B3、DE 10 2009 052 529 Al和 DE 10 2011 078 276 B3 中， 对此从搭接接合接头的平面的一侧观测以搭接接合接头的形式相互连接的两个板材。因 此，该方法只适合于检查叠置连接，其中，因为只直接获取其中一个接合部件的情况，所以 只能够对接合质量得出间接的结论。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种射束接合组件的方法，通过该方法能够以简单的方 式和方法将接合缺陷的产生减到最小程度并且能够可靠地识别残余的接合缺陷。 根据本专利技术，通过根据专利权利要求1所述的方法实现了该目的；从属权利要求 中给出了本专利技术的适宜设计。 对此，用来以加热方式接合、例如通过钎焊或熔焊借助富含能量的加工射束、例如 激光射束接合组件的装置在下面表示为"接合装置"。该接合装置用来将待接合的第一组 件和待接合的第二组件通过本身的加热接合在由这两个组件形成的接合接头上，对此组件 例如能够是板材的形式。例如能够借助接合装置的夹紧装置夹紧组件从而形成接合接头， 对此夹紧装置具有彼此相对的、用来夹在组件上的夹紧部件。例如能够借助接合装置的射 束导引装置在组件上定位加工射束，对此射束导引装置特别可以具有一个或多个转向单元 (例如反射镜）用来引导加工射束。 接合装置还具有热成像摄像机，借助该热成像摄像机能够测得在接合过程中通过 加工射束加热的接合接头区段的热成像。该热成像摄像机是这样设置并形成的，即，由该热 成像摄像机测得的每个热成像具有第一热成像区段和第二热成像区段，第一热成像区段表 征所测量的接合接头区段中的第一组件的温度分布，第二热成像区段表征所测量的接合接 头区段中的第二组件的温度分布。例如能够这样地设置并形成该摄像机，即，由该摄像机以 热熔印刷的方式测量的检测区域完全覆盖位于夹紧装置的夹紧部件之间的区域。因此，借 助（热成像摄像机的）唯一的观测系统生成两个或多个组件（例如钢板）在接合位置上的 一个或多个图像，对此可以在唯一的图像中共同识别出所观测的多个板材。 借助热成像摄像机能够生成可分辨空间的、与温度相关的尺寸，这些尺寸表征在 接合部件的不同位置上的温度。通过由这些位置发射的红外辐射的强度表征各个位置上的 温度，对此借助热成像摄像机能够例如以应力值、灰度值或色度值形式测得辐射强度，其中 热成像摄像机的每个像点或传感器元件对应于一个这种形式的、与温度相关的值。因此，在 热成像中例如能够通过不同的辐射强度、应力值、灰度值或色度值代表不同的温度值。热成 像特别能够呈现为强度分布或强度卡的形式，其中例如能够通过相对应的红外辐射强度、 相对应的应力值或相对应的灰度值得出像点上的强度并且可以与相对应的组件位置上的 温度成正比。强度值可以换算成绝对的温度值，但这并不是强制的。因此，借助热成像摄像 机，在时间和/或空间上可分辨地测量由组件发出的热辐射的强度分布。 通过热成像摄像机在唯一的图像中同时检测两个彼此待连接的组件，可以同时测 得两个组件中的、通过加工射束生成的热输入，由此可以同时且直接地测得两个组件中的 接合区域或熔池的几何形状。因此能够可靠地识别接合缺陷并且以高的精确度检测所生成 的接合缝的质量。同时测得两个接合部件中的接合区域或熔池的几何形状还可以得出加工 射束相对于组件的定位结论，对此能够在确定有缺陷的射束定位时进行位置修正。因此，在 测得的热成像基础上实现了加工射束的定位和射束导引，也就是说，热成像数据也可以用 于接合缝导引。通过借助热成像实现正确的射束定位，能够减少接合缺陷的数量。由于热 成像既能够用于接合缝导引也能够用于缺陷识别，所以对于这两个功能不需要提供额外的 装置，由此能够使得所需结构件的数量少。通过利用由加工射束生成的热输入来获取热成 像，接合装置不再需要额外的加热源、照射装置或其它的能量源用于接合位置的观测。 因此，本专利技术涉及借助高能辐射的、两个或多个组件（例如钢板）的接合，对此例 如将两个钢板彼此焊接在其棱边上（特别是在端面一侧或者作为紧邻一个或多个钢板棱 边的I-接合缝）。本专利技术可以检测这样相互焊接的钢板的接合质量；对此利用这样的事实， 艮P，在借助激光射束或其它加工射束的焊接过程中射束本身吸入热量并且测量通过射束生 成的熔体周边的热流。因而能够同时检测两个或多个接合部件的受热情况，由此例如能够 测量接合部件之间的热流。由此实现了所生成的接合连接的在线或实时质量评定。另外， 必要时能够直接识别待接合的组件之间出现的缝隙（并且不是间接通过呈现其中一个接 合部件的表面上的热量特性或温度特性）。 可以在接合过程中或者紧接在接合之后测量接合位置的温度特性。例如接合装置 可以（例如借助进给装置）朝进给方向沿着接合接头相对于待接合的组件移动，对此加工 射束在组件上的照射位置也朝进给方向移动。其中，可以（例如借助热成像摄像机的相应 构造和调整）这样地设置接合装置，即，由热成像摄像机检测的区域包括加工射束的照射 位置（这种情况下在接合过程中测量温度特性）。然而，也可以这样地设置接合装置，即，由 热成像摄像机检测的区域相对于进给方向位于加工射束的照射位置后方并且因此不包括 加工射束的照射位置（这种情况下在接合之后测量温度特性）。 为了形成额缝和角焊缝优选在搭接接合接头的端面上设置接合装置，对此借助热 成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种借助加工射束接合组件的方法，所述方法包括：借助加工射束在接合接头上通过形成焊缝而接合第一待接合的组件和第二待接合的组件；检测通过加工射束加热的接合接头区段的一个或多个热成像，其中每个热成像具有表征第一组件的温度分布的第一热成像区段和表征第二组件的温度分布的第二热成像区段；以及在接合缺陷方面评估热成像，其特征在于，针对加工射束(7)的定位评估热成像以及基于热成像评估的结果对加工射束(7)进行定位。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫·弗朗茨，
申请(专利权)人：斯甘索尼克咪有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE