無需輔料的玻璃激光焊接技術

飛秒激光脈沖對于玻璃的焊接無需任何輔助材料，此種工藝經(jīng)濟可靠并已可用于工業(yè)。

要實現(xiàn)經(jīng)濟、高質量的激光玻璃焊接，至今依然面臨著較多挑戰(zhàn)。通快已研發(fā)出可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)膠粘劑粘接工藝的飛秒激光系統(tǒng)。與膠粘劑相比，其優(yōu)勢是：無需添加材料，不存在長期使用膠體脆化或蒸發(fā)后產(chǎn)生的耐久性問題。長期來看，激光工藝將降低生產(chǎn)成本并提高接縫強度。

玻璃的特性使得在加工之前需要考慮到諸多挑戰(zhàn)：玻璃為脆性材料，相比金屬有較低的熱導系數(shù)；玻璃存在內應力，將導致受熱不均后存在裂紋并擴展。飛秒激光系統(tǒng)可以防止這樣的微裂紋。

“激光系統(tǒng)必須保證脈沖能量與頻率可動態(tài)調整。”

——通快激光應用工程師 Elke Kaiser。



圖1. 通快公司使用飛秒激光焊接工藝生產(chǎn)光纖保護帽，此種工藝已經(jīng)可用于工業(yè)量產(chǎn)。



圖2. 側視圖，在破壞性測試中，使用激光焊接的保護帽強度是傳統(tǒng)膠粘劑工藝的兩倍。

脈沖精確控制

玻璃可透射從紫外到近紅外波長的光束，僅在能量密度極高的情況下會產(chǎn)生光學能量吸收，所以需要在玻璃內部進行激光加工。最優(yōu)的光學能量吸收區(qū)域位于玻璃中的聚焦點下部。數(shù)千個激光脈沖的能量產(chǎn)生的熔池在幾微秒內向上延伸，精確的控制熱輸入、脈沖頻率與脈沖能量可防止玻璃微裂紋的產(chǎn)生。

激光對于光纖保護帽的焊接工藝

傳統(tǒng)工藝中使用膠粘劑粘接的玻璃元件現(xiàn)在可以實現(xiàn)更經(jīng)濟高質量的激光焊接，例如，通快公司已經(jīng)在將激光焊接工藝引入了光纖保護帽的生產(chǎn)。一直以來，激光保護帽均需使用膠粘劑，現(xiàn)在，激光可以完美解決。在玻璃上的焊縫強度主要取決于使用的脈沖能量等級，1030nm 波長的近紅外激光至少需要約 9 微焦的脈沖能量。”

通快公司位于德國 Schramberg 的高級應用部門已搭建最新的飛秒激光系統(tǒng)，旨在針對激光玻璃焊接工藝的量產(chǎn)進一步優(yōu)化。Elke Kaiser : “這套激光系統(tǒng)同樣可用于同潛在客戶合作研發(fā)新工藝，我們相信它將為未來多樣的激光玻璃焊接工藝創(chuàng)造更多可能。”

更多

新的激光玻璃焊接工藝相比于傳統(tǒng)的膠粘劑工藝更加經(jīng)濟適用：對環(huán)境無污染，無耐久問題。這意味激光焊接的光纖玻璃保護帽將更加持久耐用。同時，通快公司也在積極探索更多潛在的玻璃焊接應用。



通快 TruMicro 2000 系列激光器