用于预处理工件的表面的方法与流程

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于预处理工件的表面以用于在所述预处理之后的接合工艺的方法。

背景技术：

1、ep 2 527 048 b1公开了一种涂敷方法，其中提供混合物或纯净物。由de 603 02901t2已知一种用于光化学处理目标位置的方法。此外，wo 2012/113787a1公开了一种用于接合基底的方法，其中在实际接合之前在氧低压等离子中实施对要接合的基底的至少一个接合面的预处理。此外，由wo 2018/149574 a1已知一种用于建立在第一物体和第二物体之间的粘接连接的方法。

技术实现思路

1、本发明的任务是，提供一种用于预处理工件的表面的方法，使得可以特别有利地监控所述预处理。

2、该任务按照本发明通过具有权利要求1的特征的方法解决。本发明的有利的设计是从属权利要求的主题。

3、在按照本发明的用于预处理也称为构件的工件的表面以用于尤其是在时间上在预处理之后的接合工艺的方法中，为了预处理工件的表面，将能量束辐射、即施加到所述表面上，尤其是使得能量束尤其是直接入射到所述表面上。对表面的预处理也称为预处理并且是与用于将所述构件与另一个元件接合、即连接的接合工艺不同的方法。这表示，在所述预处理中不进行所述工件与另一个元件的接合、即连接。

4、现在为了可以特别有利地监控预处理并且因此例如实现在时间上在预处理下游的接合工艺的特别高的过程质量，按照本发明设置，在能量束辐射到所述表面上并且尤其是特别是直接地入射到所述表面上期间，借助检测设备检测尤其是在至少一个预定的或可预定的波长范围中的电磁辐射。检测设备提供至少一个电信号，所述电信号表征借助所述检测设备检测的电磁辐射。因此例如电信号是如下获得或产生的、即尤其是如下造成的测量结果，即，检测设备检测电磁辐射。电磁辐射例如尤其是由于能量束辐射到表面上而从所述表面反射，和/或也简称为辐射的电磁辐射例如如下造成，即，也简称为束的能量束发射并且因此施加到所述表面上并且因此尤其是直接入射到所述表面上。尤其是电磁辐射由能量束与表面的相互作用而产生，其中所述相互作用如下进行，即，能量束尤其是直接辐射到所述表面上并且因此尤其是直接入射到所述表面上。再次换句话说，通过以尤其是具有确定的、即例如预定的或可预定的第一波长的能量束照射表面，将能量引入所述构件或表面中，这例如导致热量。所述构件的该热量确保发射尤其是具有与第一波长不同的第二波长的另一个辐射并且对应地是所述相互作用的结果，从而所述另一个辐射是借助检测设备检测的电磁辐射。除了在这里描述的所产生的辐射、尤其是热辐射之外，可以替代或附加的是，例如构成为激光束的能量束不输入耦合到工件中，对应地不导致放热并且不改变所述表面。因而可想而知，未输入耦合的辐射直接反射离开，这同样通过上文在本发明中可探测到。

5、在按照本发明的方法中还设置，借助评估设备根据电信号监控、尤其是检查预处理。为此尤其是设置，所述评估设备接收电信号。因为在能量束辐射、即施加到所述表面上并且因此预处理所述表面期间借助检测设备检测电磁辐射，所以按照本发明的方法能够尤其是实时或在线地实现对预处理进行也称为过程监控的监控。由此对预处理的监控可以说集成到实际的预处理中，因为可以说预处理和对预处理的监控同时进行。本发明尤其是能够实现：尤其是通过监控确定预处理的过程质量(第一质量)并且例如也确定具有经预处理的表面的构件(工件)的产品质量(第二质量)，并且给出关于相应质量的状态的对应的反馈。该反馈可以用作用于对该过程、即该预处理的调节的基础，以便如希望的那样、即作为“正常过程”实施所述预处理。

6、本发明在此尤其是基于如下认识和考虑：为了可以满足对接合连接、例如粘接连接的高质量要求、尤其是对如下过程的高质量——在所述过程的范围中例如在批量生产的范围中建立接合连接、例如粘接连接，在时间上在建立接合连接之前预处理工件的表面可以是有利的，所述工件在该预处理之后通过所述表面与相应的接合配合件连接并且因此接合。因为所述工件例如在预处理之后通过经预处理的表面与另一个元件接合并且因此连接，所以所述表面也称为接合面。已发现，接合面的状态(该接合面例如在即将与另一个元件连接之前和在与另一个元件连接期间具有该状态)与尤其是所制造的接合连接的质量有直接关联。按照本发明的方法能够实现将对预处理的监控集成到对表面的预处理本身中，从而可以省时并且低成本地实现预处理。因此按照本发明的方法可以特别有利地集成到批量或大量生产(在所述批量或大量生产的范围中例如接合工件)中，其中所述方法可扩展到其他后续的接合工艺、喷漆工艺和其他另外的工艺。符合要求的可接合性或造成的连接强度强烈取决于要接合的工件的表面的性质，尤其是在表面形状以及表面的化学性质方面、亦即尤其是在粗糙度和促进可接合性或湿润性的化学成分方面。如在粘接中利用的粘附和内聚的现象是未被完全研究的领域，即对于什么有利于粘附和内聚的解释又呈现成为进一步研究的一部分。该也称为表面性质的性质通过借助能量束的预处理修改或保证或应该修改或保证，其中通常在如下情况并且仅在如下情况可以实现希望的接合结果，即，预处理如希望的那样或预定地实施并且因此导致所述表面的希望的或预定的性质。因此对预处理的监控是有利的，因为通过监控可以确定，是否预处理如希望的那样或预定地实施亦或偏离希望或预定地实施。尤其是后一种情况可以最终导致不希望的特性并且在后续导致不充分的或不充分固定的接合连接。对预处理的监控因此能够实现关于状态或质量和因此关于预处理的结果的报告并且因此在后续可以免除有风险的接合或连接，因为例如当通过对预处理的监控确定预处理没有如希望的那样或预定地实施或已实施时，则可以放弃工件的后续连接。由此可以避免在后续的也称为接合过程的接合中的过量的废品。尤其是本发明能够实现，将在预处理之后的表面不是仅分派或分类为好或差，而是一般适用地显示预处理结果中的差异。对于预处理质量的相应偏离的原因可同样借助本发明示出。此外可以借此相比于常规的解决方案减少质量控制的被破坏的份额，这可以带来明显的成本最小化。例如所述接合工艺包括例如借助激光束、在保护气体的情况下的熔焊和/或钎焊方法、电阻焊等，从而按照本发明的方法适合用于至少几乎每种接合工艺。

7、为了可以特别有利地监控预处理并且因此确保随后的接合工艺的特别高的过程质量，在本发明的一种实施形式中设置，借助评估设备将作为实际信号的电信号与尤其是可预定的或预定的理论信号进行比较。此外借助评估设备根据实际信号与理论信号的比较监控预处理。实际信号例如通过实际数据形成。理论信号例如通过理论数据形成。因此例如将实际数据与理论数据进行比较。借助该比较，可以精确并且可靠地监控预处理。例如当实际信号或实际数据与理论信号或理论数据偏离，尤其是使得实际信号、尤其是实际数据与理论信号、尤其是理论数据的偏离超过可预定的或预定的阈值时，则可以推断出，预处理没有如希望的那样或预定地实施或已实施，从而在后续由表面的预处理造成表面的不希望的或不充分的质量或性质，在其他情况下，即当实际信号没有与理论信号偏离时或当实际信号与理论信号的可能的偏离小于或等于阈值时，则可以推断出，预处理如预定或希望的那样实施，并且在后续由预处理造成所述表面具有有利的充分的性质，这因此导致，所述工件可以尤其是通过经预处理的表面如希望的那样或预定地与另一个元件连接。

8、为了可以特别有利地监控预处理，在本发明的另一种设计中设置，当实际信号与理论信号的可能的偏离超过阈值时，借助再现设备将至少一个由人员并且因此由人触觉和/或光学和/或声学可察觉的指示信号输出到尤其是再现设备的周围环境。

9、另一个实施形式的特征在于，也称为检测频率的频率(以该频率借助检测设备检测电磁辐射并且至少暂时地尤其是在尤其是电的或电子的存储器、例如检测设备中存储该电磁辐射)为至少1khz、尤其是至少10khz并且特别尤其是至少20khz。特别优选地，所述检测频率为至少30khz、尤其是至少50khz并且特别尤其是至少100khz。特别优选地，检测设备可以至少或正好250khz地运行。由此可以以特别高的分辨率检测电磁辐射，从而可以非常精确地监控和可靠地检查预处理。

10、此外被证实为特别有利的是，为了预处理所述表面，能量束脉冲地辐射并且因此施加到所述表面上，从而尤其是能量束的各个并且因此在时间上相继的并且尤其是在时间上彼此间隔开的脉冲施加到所述表面上。因此所述能量束、即脉冲尤其是直接入射到所述表面上。由此可以实现预处理本身的高过程质量，从而也可以确保随后的接合工艺的特别高的过程安全性。

11、在此被证实为特别有利的是，也称为脉冲频率的频率(以该频率能量束脉冲地辐射到所述表面上)为至少1khz、尤其是至少10khz并且特别尤其是至少20khz。尤其是所述脉冲频率例如为至少30khz、尤其是至少50khz和至少或正好100khz。由此可以特别有利地预处理所述表面，从而可构成特别高的过程安全性。尤其是通过使用高的脉冲频率可以将所述预处理作为短脉冲的能量束在也称为接合过程的接合工艺之前实施，以便也可以满足特别高的质量标准。

12、为了可以特别精确地监控预处理，在本发明的进一步设计中设置，借助所述检测设备的第一传感器检测在第一波长范围中的电磁辐射，并且借助所述检测设备的附加于第一传感器设置的第二传感器检测在至少部分地与第一波长范围不同的第二波长范围中的电磁辐射。因此例如设置，第一传感器检测其相应波长处于第一波长范围中的电磁辐射、即电磁波。第二传感器检测其相应波长处于第二波长范围中的电磁辐射和因此电磁波。波长范围至少部分地彼此不同的特征尤其是应理解为，波长范围的例如相应的第一部分相互重叠，然而其中波长范围的相应的第二部分彼此无重叠。此外可设想，所述波长范围完全彼此不同，从而所述波长范围不相互重叠，而是例如第一长度范围尤其是直接邻接第二长度范围或反之，或可设想，所述波长范围不相互重叠并且所述波长范围彼此间隔开，从而在所述波长范围之间存在第三波长范围，所述第三波长范围既不属于第一波长范围也不属于第二波长范围。该实施形式的前提是如下认识，即，不同的波长范围包含不同的关于预处理的信息，因此由不同的波长范围可能获得关于预处理的不同的信息，并且因此可以特别精确地监控并且尤其是检查预处理。也称为传感机构的检测设备因此尤其是可以借助传感器检测、即探测在不同的光谱范围中的电磁辐射。因此可以观察准确定义的光谱、尤其是频谱。这表示，例如在可见范围中的电磁辐射、在红外线范围中的热辐射、由所述表面反射的、尤其是反向反射的在能量束的光谱中的能量辐射和/或至少几乎每种另外的、其他的任意的光谱可以借助检测设备、尤其是通过传感器探测并且尤其是转变为电信号。这例如以如下方式进行：相应的传感器具有例如相应的检测范围。相应的传感器的相应的检测范围应理解为，相应的传感器可以检测其波长处于相应的检测范围中的电磁辐射或电磁波。在此可设想，所述传感器的检测范围相同。例如相应的传感器是光电二极管。现在为了例如借助第一传感器检测在第一波长范围中的电磁辐射并且借助第二传感器检测在第二长度范围中的电磁辐射，例如为第一传感器配置第一光学滤波器，并且在第二传感器中配置尤其是附加于第一滤波器设置的尤其是光学的第二滤波器。第一滤波器例如具有第一通过范围，从而第一滤波器例如尤其是仅放行其相应波长处于第一通过范围中的电磁波，并且将其波长处于第一通过范围外的电磁波在此借助第一滤波器过滤掉，其中例如第一传感器可以尤其是唯一地通过第一滤波器探测电磁辐射。因此第一传感器仅获得由第一滤波器放行的电磁辐射或电磁波。与此对应地，第二滤波器例如具有第二通过范围，从而第二滤波器仅放行其相应波长处于第二通过范围中的电磁波，其中例如第二滤波器对其波长处于第二通过范围外的电磁波不放行而是尤其是过滤出。在此例如第二传感器可以尤其是唯一地或仅通过第二滤波器探测电磁辐射。因此第一传感器仅获得电磁辐射的由第一滤波器放行的电磁波，并且第二传感器例如仅包含电磁辐射的由第二滤波器放行的电磁波。相应的传感器例如可以提供相应的部分电信号，所述部分电信号表征相应的借助相应的传感器检测的或探测的电磁波。相应的部分信号例如可以是之前所述的电信号，该电信号由检测设备提供，或所述部分信号例如是由检测设备提供的电信号的部分，并且例如形成由检测设备提供的电信号。因此例如可以借助第一传感器确定和接着观察第一光谱、尤其是第一频谱，可以借助第二传感器确定和接着观察第二光谱、尤其是第二频谱，以便因此获得有利的、尤其是不同的关于预处理的信息。因此按照本发明的方法尤其是能够实现对预处理的光谱特定的、尤其是高分辨率的监控。尤其是第一通过范围小于第一检测范围，并且特别尤其是第二通过范围小于第二检测范围，由此可以进行特别有利的光学滤波。

13、尤其是，相应的尤其是光学的滤波器是物理滤波器，因此是实体存在的构件，其中例如相应的传感器通过相应的滤波器、即穿过相应的滤波器检测电磁辐射。

14、电磁辐射的光学滤波的一种有利的设计能够实现在预处理的希望的也称为理论结果的结果和预处理的实际的也称为实际结果的结果之间的准确关联。由于所述预处理例如是尤其是具有高重复率的短脉冲的激光过程，因此在所述方法中可以使用尤其是在中等千赫范围中的超过平均水平地高的数据记录率，例如能够实现观察和尤其是监控和分析每个单独的出现的加工位置，在所述加工位置上，相应的单独的脉冲入射或已入射到所述表面上。在所述表面上入射的每个脉冲引起相应的信号或借助检测设备检测的辐射的一部分，其中可以对应分析相应的信号或相应的部分。借助获得的尤其是关于信号长度、信号强度或幅值、信号变化曲线的信息尤其是在考虑不同的光谱范围和传感机构的定位的情况下可以得到关于预处理的质量和/或关于预处理的表面的特性的准确的报告。在此所述方法的高分辨率可能性可以在于，尤其是真实地探测能量束的最精细的功率变化、工作距离变化、焦点变化、频率变化、几何的构件变化(边缘、钎焊缝、熔焊缝、凹点、孔等)、表面不规则(以前的过程的油、刮痕、锥形带裂纹、粗糙度、污染物和/或残留物等、例如材料制造的分离介质、洗涤过程的洗涤物质、轴承周围环境物质(灰尘、油等)、材料特性变化(合金组成部分等)，并且在需要时输出分类、例如之前所述的指示信号。

15、可设想，所述工件在金属材料上形成。然而本发明不限制于金属材料，从而可设想，所述工件可以由与金属材料不同的材料、例如塑料形成。

16、原则上可设想，作为能量束使用电子束或其他能量束。

17、然而被证实为特别有利的是，作为能量束使用激光束，以便由此可以实现特别高的过程质量。

18、另一种实施形式的特征在于，所述工件在所述表面的预处理之后借助在时间上在所述预处理之后的接合工艺与至少一个另外的构造元件接合，其中所述工件通过经预处理的表面与所述另外的构造元件尤其是直接连接。为此例如经预处理的表面尤其是直接与所述另外的构造元件、即与所述另外的构造元件的另一个表面连接并且因此接合。由此可以实现所述接合工艺的特别高的质量。

19、最后对于实现特别高的过程质量被证实为有利的是，所述工件通过经预处理的表面尤其是直接与所述另外的构造元件粘接并且由此与所述另外的构造元件连接。这尤其是如下进行，即，粘合剂尤其是直接施加到经预处理的表面上和/或布置到所述表面上并且因此例如布置在所述表面之间，从而例如所述粘合剂直接接触经预处理的表面。