Els làsers de pols ultra curts combinats amb una sofisticada tecnologia d'autoenfocament proporcionen la qualitat i la fiabilitat del procés requerides per permetre que la soldadura làser de vidre s'utilitzi en la producció en sèrie. Les característiques úniques i excel·lents del vidre fan que sigui àmpliament utilitzat en diversos productes d'alta tecnologia en diferents camps com la biomedicina i la microelectrònica. Abans hem descrit els reptes que presenta als fabricants, especialment en el camp del tall de vidre de gran volum i precisió. També presenta dificultats per unir-se, inclosa la soldadura de components de vidre individuals i la soldadura de vidre a altres materials com ara metalls i semiconductors.
Integració
Tots els mètodes tradicionals de soldadura de vidre lluiten per proporcionar la precisió, la qualitat d'unió i la velocitat de producció necessària per a una producció massiva rendible. Per exemple, l'enllaç adhesiu és un mètode econòmic, però deixa material adhesiu a la peça i fins i tot requereix desgasificació.
La soldadura dielèctrica consisteix a col·locar un material en pols en un punt de contacte i després fondre'l per completar l'enllaç. Tant si aquesta fusió s'aconsegueix mitjançant un forn com un làser, es bombeja molta calor a la peça. Aquest és un problema per a la microelectrònica i molts dispositius mèdics.
L'enllaç iònic és un mètode enginyós que proporciona una força d'unió extremadament alta. Dues noves superfícies de vidre extremadament planes es comprimeixen i es fusionen realment mitjançant enllaços moleculars. Tanmateix, no és realista fer-ho en un entorn de producció.
Soldadura làser de vidre
Aleshores, què passa amb la soldadura làser? El vidre té moltes propietats molt útils, com ara el punt de fusió extremadament alt, la transparència, la fragilitat i la rigidesa mecànica, però també indueix moltes dificultats per a la soldadura làser. Per tant, els làsers industrials típics i els mètodes utilitzats per soldar metalls i altres materials no són adequats per al vidre.
Igual que el tall de vidre de precisió, el secret rau en l'ús de làsers de pols de longitud d'ona ultra curta infraroja (USP). El vidre és transparent en infrarojos, de manera que un feix làser enfocat pot passar directament a través d'ell fins que el feix enfocat s'estreny i es torna tan enfocat que desencadena "una absorció no lineal". Aquesta "absorció no lineal" només es produeix en làsers de pols ultracurt amb potència màxima, i altres tipus de làsers no es poden utilitzar per aconseguir el mateix.
Així, en una àrea molt petita al voltant del focus del raig làser (generalment menys d'unes desenes de micres de diàmetre), el vidre absorbeix la llum làser i es fon ràpidament. Aquest feix enfocat s'escaneja al llarg del camí de soldadura desitjat per completar la unió, igual que altres formes de soldadura làser.
El mètode de soldadura de vidre làser USP té tres avantatges principals
En primer lloc, crea un enllaç fort perquè els dos materials que es solden es fonen parcialment i després es solidifiquen per formar una soldadura. A més, el procés també és adequat per unir vidre amb vidre, vidre amb metall i vidre amb semiconductors.
En segon lloc, en aquest procés entra molt poca calor a la peça, i aquesta calor es genera en una zona com a màxim d'uns centenars de micres d'ample. Això permet que les soldadures es col·loquin molt a prop de circuits electrònics o altres components sensibles a la calor, la qual cosa dóna més llibertat als dissenyadors i fabricants i permet una millor miniaturització del producte.
Finalment, si la soldadura de vidre làser USP s'implementa correctament, no hi haurà microesquerdes al voltant de la soldadura. Les microesquerdes redueixen la resistència mecànica del vidre. A més, després dels canvis de cicle de temperatura (que són inevitables per a tot), les microesquerdes poden ser la font de la fallada definitiva del dispositiu.
L'avantatge de la soldadura de vidre làser USP és que el vidre només s'escalfa en un volum petit. Però també planteja reptes pràctics. Això significa que fins i tot si la peça es mou, la posició del focus làser s'ha de mantenir amb molta precisió a la interfície entre els dos components soldats. Com que les parts del món real no són perfectament planes, això és difícil d'aconseguir. A més, la col·locació de les peces en el sistema de soldadura pot no encaixar perfectament.
Una solució és utilitzar un focus allargat axialment. Això "estira" la mida del focus del raig làser per abordar la sensibilitat de la posició. No obstant això, el desavantatge d'aquest mètode és que el focus del feix allargat crea una piscina fosa al vidre amb una secció transversal no circular. Quan el vidre es solidifica a la zona de fusió, és més probable que la piscina fosa no circular formi microesquerdes.
L'altre mètode pot realitzar l'efecte de soldadura sense microesquerdes i pot adaptar-se al canvi significatiu de la distància de la interfície en el procés. El secret és que, combinada amb la tecnologia d'enfocament dinàmic d'alta, s'utilitzen òptiques d'obertura numèrica (NA) alta per produir petits punts focals.
D'aquesta manera, el sistema làser aconsegueix una alta esfericitat de la piscina fosa, evitant així microesquerdes. També detecta la distància de la interfície i ajusta constantment l'òptica per mantenir-se sempre en un enfocament perfecte. El resultat és que la soldadura d'alta qualitat està garantida en gairebé qualsevol forma de peça i el procés no es veu afectat per les toleràncies i la ubicació de la peça.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. és una empresa d'alta tecnologia especialitzada en R + D, fabricació i venda de màquines de revestiment làser automàtica, màquines de revestiment làser d'alta velocitat, màquines d'extinció làser, màquina de soldadura làser i equips d'impressió làser 3D. Els nostres productes són rendibles i es venen a nivell nacional i estranger. Si esteu interessats en els nostres productes, poseu-vos en contacte amb nosaltres a bob@gshenglaser.com.