Glaslasersvejsning

Ultrakorte pulslasere kombineret med sofistikeret selvfokuserende teknologi giver den kvalitet og procespålidelighed, der kræves, for at laserglassvejsning kan bruges i serieproduktion. Glass unikke og fremragende egenskaber gør det meget udbredt i forskellige højteknologiske produkter inden for forskellige områder såsom biomedicin og mikroelektronik. Vi har tidligere beskrevet de udfordringer, det giver producenterne, især inden for højvolumen, præcisionsglasskæring. Det giver også vanskeligheder ved limning, herunder sammensvejsning af individuelle glaskomponenter og svejsning af glas til andre materialer såsom metaller og halvledere.

Alle traditionelle metoder til svejsning af glas kæmper for at give den præcision, bindingskvalitet og produktionshastighed, der kræves for omkostningseffektiv masseproduktion. For eksempel er klæbemiddel en økonomisk metode, men efterlader klæbende materiale på delen og kræver endda afgasning.

Dielektrisk svejsning involverer at placere et pulvermateriale ved et kontaktpunkt og derefter smelte det for at fuldføre bindingen. Uanset om denne smeltning opnås gennem en ovn eller en laser, pumpes der meget varme ind i delen. Dette er et problem for mikroelektronik og mange medicinske enheder.

Ionbinding er en genial metode, der giver ekstrem høj bindingsstyrke. To nye, ekstremt flade overflader af glas er presset sammen og virkelig smeltet sammen af ​​molekylære bindinger. Det er dog ikke realistisk at gøre dette i et produktionsmiljø.

Så hvad med lasersvejsning? Glas har mange meget nyttige egenskaber, såsom ekstremt højt smeltepunkt, gennemsigtighed, skørhed og mekanisk stivhed, men det giver også mange vanskeligheder ved lasersvejsning. Derfor er typiske industrielle lasere og metoder, der bruges til at svejse metaller og andre materialer, ikke egnede til glas.

Ligesom præcisionsglasskæring ligger hemmeligheden i brugen af ​​infrarøde ultrakortbølgelængdepulslasere (USP). Glas er gennemsigtigt i infrarødt, så en fokuseret laserstråle kan passere direkte igennem det, indtil den fokuserede stråle indsnævres og bliver så fokuseret, at den udløser "ikke-lineær absorption." Denne "ikke-lineære absorption" forekommer kun i ultrakorte pulserende lasere med spidseffekt, og andre typer lasere kan ikke bruges til at opnå det samme.

Så i et meget lille område omkring laserstrålens fokus (normalt mindre end et par titus mikrometer i diameter), absorberer glasset laserlyset og smelter hurtigt. Denne fokuserede stråle scannes langs den ønskede svejsebane for at fuldføre limningen, ligesom andre former for lasersvejsning.

For det første skaber det en stærk binding, fordi begge materialer, der svejses, delvist smelter og derefter størkner sammen til en svejsning. Desuden er processen også velegnet til at lime glas til glas, glas til metal og glas til halvledere.

For det andet, i denne proces, kommer meget lidt varme ind i delen, og denne varme genereres i et område på højst et par hundrede mikrometer bredt. Dette gør det muligt at placere svejsninger meget tæt på elektroniske kredsløb eller andre varmefølsomme komponenter, hvilket giver designere og producenter større frihed og muliggør bedre produktminiaturisering.

Endelig, hvis USP laserglassvejsning implementeres korrekt, vil der ikke være mikrorevner omkring svejsningen. Mikrorevner reducerer glassets mekaniske styrke. Derudover, efter temperaturcyklusændringerne (som er uundgåelige for alt), kan mikrorevner være kilden til den ultimative fejl på enheden.

Fordelen ved USP laserglassvejsning er, at glasset kun opvarmes i et lille volumen. Men det giver også praktiske udfordringer. Det betyder, at selvom delen bevæger sig, skal laserfokuspositionen holdes meget præcist ved grænsefladen mellem de to svejste komponenter. Fordi dele af den virkelige verden ikke er helt flade, er dette svært at opnå. Derudover passer placeringen af ​​delene i svejsesystemet muligvis ikke perfekt.

En løsning er at bruge et aksialt aflangt fokus. Dette "strækker" størrelsen af ​​laserstrålens fokus for at adressere positionsfølsomhed. Ulempen ved denne metode er imidlertid, at det aflange strålefokus skaber en smeltet pool i glasset med et ikke-cirkulært tværsnit. Når glasset størkner i smeltezonen, er der større sandsynlighed for, at den ikke-cirkulære smeltede pool danner mikrorevner.

Den anden metode kan realisere svejseeffekten uden mikrorevner og kan tilpasse sig den betydelige ændring af grænsefladeafstanden i processen. Hemmeligheden er, at kombineret med højdynamisk fokuseringsteknologi bruges optik med høj numerisk blænde (NA) til at producere små brændpunkter.

På denne måde opnår lasersystemet en høj sfæricitet af det smeltede bassin og undgår dermed mikrorevner. Den registrerer også grænsefladeafstanden og justerer konstant optikken for altid at forblive i perfekt fokus. Resultatet er, at svejsning af høj kvalitet er garanteret på næsten enhver form for del, og processen påvirkes ikke af deltolerancer og placering.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. er en højteknologisk virksomhed med speciale i F&U, fremstilling og salg af automatisk laserbeklædningsmaskine, højhastigheds laserbeklædningsmaskine, laserslukningsmaskine, lasersvejsemaskine og laser 3D-printudstyr. Vores produkter er omkostningseffektive og sælges i ind- og udland. Hvis du er interesseret i vores produkter, bedes du kontakte os på bob@gshenglaser.com.