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焊接

德國弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所開發(fā)出塑料部件激光焊接新方法

來源:ofweek2020-07-15 我要評論(0 )   

在最近成功完成的德國研發(fā)項(xiàng)目SeQuLas中,弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所與另外三個工業(yè)合作伙伴開發(fā)了一種新的焊接工藝,可以在透明塑料部件中產(chǎn)生最小的焊縫。  該工藝采...

在最近成功完成的德國研發(fā)項(xiàng)目SeQuLas中,弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所與另外三個工業(yè)合作伙伴開發(fā)了一種新的焊接工藝,可以在透明塑料部件中產(chǎn)生最小的焊縫。

  該工藝采用銩光纖激光器,因?yàn)檫@種激光器有一種明顯的優(yōu)勢:由于塑料能很好地吸收激光對應(yīng)的波長,所以該工藝不需要使用炭黑等額外的吸收劑。該工藝適用于醫(yī)療技術(shù),因此可以提高此類零件的工業(yè)生產(chǎn)的靈活性和效率。

弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所表示,在生命科學(xué)領(lǐng)域,微流控芯片已經(jīng)證明了它們的價值,因?yàn)樗鼈兛梢杂行У剡\(yùn)輸、混合和過濾哪怕是最小數(shù)量的液體。但是,這些液體依然存在一個巨大的挑戰(zhàn):封裝集成在芯片中的微通道。

  傳統(tǒng)的焊接技術(shù)在千分尺范圍內(nèi)達(dá)到了極限。在它的位置上,無吸收激光傳輸焊接具有高精度和靈活性,是理想的解決方案。

  弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所采用發(fā)射波長為1940 nm的銩光纖激光器作為光源,因?yàn)樗芰显谶@個波長范圍內(nèi)具有自然吸收能力。由于不需要額外的吸收材料,芯片的透明度在激光處理過程中不會受到影響。

  然而,這種形式的無吸收激光傳輸焊接存在一個問題:體吸收產(chǎn)生了一個熱影響區(qū)(HAZ),它垂直地延伸到組件的整個橫截面上。熔融過程中的熱膨脹促進(jìn)了氣孔和裂紋的形成,從而導(dǎo)致焊縫結(jié)構(gòu)出現(xiàn)泄漏。此外,有一個風(fēng)險(xiǎn),尤其是在平面組件上,材料會翹曲。

  準(zhǔn)同步可以減少熱影響區(qū)垂直擴(kuò)展。在此過程中,激光束在掃描系統(tǒng)的幫助下以高速沿焊縫輪廓多次被引導(dǎo)。這種方法使整個焊縫輪廓同時加熱,否則只在繞焊中依次熔化。

  在第二步,弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所的項(xiàng)目合作伙伴開發(fā)了激光焊接工藝的過程控制。集成在光束路徑中的高溫計(jì)測量焊接過程中組件的溫度。通過將測量信號與掃描鏡的位置相耦合,它們可以以空間分辨的方式記錄組件中的熱量分布。通過這種方法,可以在焊接過程中記錄和精確定位熱損傷。

  因此,新開發(fā)的焊接工藝可以對溫度偏差做出快速反應(yīng),并相應(yīng)地控制激光功率。這樣可以保證沿焊縫輪廓的均勻性。


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