جوش لیزری شیشه

لیزرهای پالس فوق کوتاه همراه با فناوری پیشرفته خود متمرکز کیفیت و قابلیت اطمینان فرآیند مورد نیاز برای فعال کردن جوش شیشه لیزری برای استفاده در تولید سری را فراهم می کند. ویژگی های منحصر به فرد و عالی شیشه باعث شده است که به طور گسترده در محصولات مختلف با تکنولوژی بالا در زمینه های مختلف مانند زیست پزشکی و میکروالکترونیک استفاده شود. ما قبلاً چالش هایی را که برای تولید کنندگان ایجاد می کند، به ویژه در زمینه برش شیشه با حجم بالا و دقیق توضیح داده ایم. همچنین مشکلاتی را در اتصال، از جمله جوش دادن اجزای جداگانه شیشه به یکدیگر و جوش دادن شیشه به مواد دیگر مانند فلزات و نیمه هادی ها ایجاد می کند.

تمام روش های سنتی برای جوشکاری شیشه برای ارائه دقت، کیفیت اتصال و سرعت تولید مورد نیاز برای تولید انبوه مقرون به صرفه تلاش می کنند. به عنوان مثال، چسباندن چسب یک روش اقتصادی است، اما مواد چسبنده را روی قطعه باقی می‌گذارد و حتی نیاز به گاز زدایی دارد.

جوشکاری دی الکتریک شامل قرار دادن یک ماده پودر در یک نقطه تماس و سپس ذوب آن برای تکمیل اتصال است. چه این ذوب از طریق اجاق یا لیزر حاصل شود، گرمای زیادی به قطعه پمپ می شود. این یک مشکل برای میکروالکترونیک و بسیاری از تجهیزات پزشکی است.

پیوند یونی یک روش مبتکرانه است که استحکام پیوند بسیار بالایی را فراهم می کند. دو سطح جدید و بسیار مسطح شیشه ای به هم فشرده شده و واقعاً توسط پیوندهای مولکولی با هم ذوب می شوند. با این حال، انجام این کار در محیط تولید واقع بینانه نیست.

بنابراین، در مورد جوش لیزری چطور؟ شیشه خواص بسیار مفیدی مانند نقطه ذوب بسیار بالا، شفافیت، شکنندگی و استحکام مکانیکی دارد، اما برای جوشکاری لیزر نیز مشکلات زیادی ایجاد می کند. بنابراین، لیزرهای صنعتی معمولی و روش های مورد استفاده برای جوش فلزات و سایر مواد برای شیشه مناسب نیستند.

درست مانند برش دقیق شیشه، راز آن در استفاده از لیزرهای مادون قرمز با طول موج فوق العاده کوتاه (USP) نهفته است. شیشه در مادون قرمز شفاف است، بنابراین یک پرتو لیزر متمرکز می‌تواند مستقیماً از آن عبور کند تا زمانی که پرتو متمرکز باریک شود و آنقدر متمرکز شود که "جذب غیر خطی" را ایجاد کند. این "جذب غیرخطی" فقط در لیزرهای پالسی اولتراکوتاه با حداکثر توان رخ می دهد و انواع دیگر لیزرها را نمی توان برای انجام همان کار مورد استفاده قرار داد.

بنابراین، در یک منطقه بسیار کوچک در اطراف کانون پرتو لیزر (معمولاً کمتر از چند ده میکرون قطر)، شیشه نور لیزر را جذب می کند و به سرعت ذوب می شود. این پرتو متمرکز در امتداد مسیر جوشکاری مورد نظر اسکن می شود تا پیوند را تکمیل کند، درست مانند سایر اشکال جوش لیزری.

ابتدا یک پیوند قوی ایجاد می کند زیرا هر دو ماده جوش داده شده تا حدی ذوب می شوند و سپس با هم جامد می شوند و یک جوش را تشکیل می دهند. علاوه بر این، این فرآیند برای اتصال شیشه به شیشه، شیشه به فلز و شیشه به نیمه هادی ها نیز مناسب است.

دوم اینکه در این فرآیند گرمای بسیار کمی وارد قطعه می شود و این گرما در ناحیه ای حداکثر به عرض چند صد میکرون تولید می شود. این اجازه می دهد تا جوش ها بسیار نزدیک به مدارهای الکترونیکی یا سایر اجزای حساس به گرما قرار گیرند، که به طراحان و سازندگان آزادی بیشتری می دهد و کوچک سازی بهتر محصول را امکان پذیر می کند.

در نهایت اگر جوش شیشه لیزری USP به درستی اجرا شود، هیچ گونه ریزترک در اطراف جوش ایجاد نخواهد شد. ریزترک ها استحکام مکانیکی شیشه را کاهش می دهند. علاوه بر این، پس از تغییر چرخه دما (که برای همه چیز اجتناب ناپذیر است)، ریزترک ها می توانند منشا خرابی نهایی دستگاه باشند.

مزیت جوشکاری شیشه لیزری USP این است که شیشه فقط در حجم کم گرم می شود. اما چالش های عملی را نیز به همراه دارد. این بدان معنی است که حتی اگر قطعه حرکت کند، موقعیت فوکوس لیزر باید بسیار دقیق در سطح مشترک بین دو جزء جوش داده شده نگه داشته شود. از آنجایی که بخش‌های دنیای واقعی کاملاً مسطح نیستند، دستیابی به این امر دشوار است. علاوه بر این، قرارگیری قطعات در سیستم جوش ممکن است کاملاً مناسب نباشد.

یک راه حل استفاده از فوکوس کشیده محوری است. این اندازه فوکوس پرتو لیزر را برای رسیدگی به حساسیت موقعیت "کشش" می کند. اما عیب این روش این است که فوکوس پرتو دراز یک حوضچه مذاب در شیشه با مقطع غیر دایره ای ایجاد می کند. هنگامی که شیشه در منطقه ذوب جامد می شود، حوضچه مذاب غیر دایره ای بیشتر احتمال دارد ترک های ریز ایجاد کند.

روش دیگر می تواند اثر جوشکاری را بدون ریزترک درک کند و می تواند با تغییر قابل توجه فاصله رابط در فرآیند سازگار شود. راز این است که، همراه با فناوری فوکوس پویا بالا، اپتیک با دیافراگم عددی بالا (NA) برای تولید نقاط کانونی کوچک استفاده می‌شود.

به این ترتیب، سیستم لیزر به کروییت بالایی از حوضچه مذاب دست می یابد و در نتیجه از ایجاد ترک های ریز جلوگیری می کند. همچنین فاصله رابط را حس می کند و دائماً اپتیک را تنظیم می کند تا همیشه در فوکوس کامل بماند. نتیجه این است که جوشکاری با کیفیت بالا تقریباً در هر شکلی از قطعه تضمین می شود و روند تحت تأثیر تلرانس ها و مکان قطعه قرار نمی گیرد.

شرکت فناوری لیزر Xi'an Guosheng یک شرکت با فناوری پیشرفته متخصص در تحقیق و توسعه، ساخت و فروش دستگاه روکش لیزری اتوماتیک، دستگاه روکش لیزری پرسرعت، دستگاه خاموش کننده لیزر، دستگاه جوش لیزری و تجهیزات چاپ سه بعدی لیزری است. محصولات ما مقرون به صرفه هستند و در داخل و خارج از کشور به فروش می رسند. اگر به محصولات ما علاقه مند هستید، لطفاً با ما در bob@gshenglaser.com تماس بگیرید.