Application de la technologie de soudage au laser sur le verre

Avec le développement rapide de la technologie laser, les lasers sont largement utilisés pour le soudage de divers matériaux.


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Description

Avec le développement rapide de la technologie laser, les lasers sont largement utilisés pour le soudage de divers matériaux. En tant que matériau fragile transparent et fragile, la source de laser vert astronomie traditionnelle ne peut pas être facilement absorbée par le verre, et le verre absorbant la chaleur ne convient pas au traitement par soudage laser classique en raison de son coefficient de dilatation thermique élevé et facile à briser pendant le soudage.

Il existe deux méthodes principales pour le soudage au laser de matériaux transparents tels que le verre et le plastique. L’un consiste à appliquer un pigment opaque à l’interface de soudage ou à ajouter une couche intermédiaire pour augmenter le taux d’absorption laser.Le matériau à proximité de l’interface absorbe la température du laser, puis il est fondu puis solidifié pour réaliser la connexion du matériau transparent. Une autre méthode consiste à utiliser une source de lumière de soudage spéciale pour le soudage. Le pointeur laser haute densité à absorption haute densité absorbe de manière non linéaire les matériaux transparents pour former des joints de brasage efficaces. Applications de traitement de soudage.

Matériel et méthodes d'essai

Le matériau utilisé dans l'essai était du verre optique et la taille de l'échantillon était de 25 x 25 x 1 mm. La procédure d'essai de soudage était la suivante:

(a) La surface du verre est propre. Trempez le morceau de verre dans une solution d’alcool pendant 5 à 10 minutes, puis rincez la surface du verre à l’eau distillée 3 à 5. Enfin, utilisez un sèche-cheveux chaud pour sécher la tache d’eau sur la surface du verre;

(b) Soudez le morceau de verre à la presse. La pièce de verre feuilleté est placée dans la rainure de positionnement de la fixation et le mécanisme de serrage à souder est pressé pour appuyer sur la zone environnante de la pièce de verre afin de rendre la pièce de verre plus ajustée. Des études expérimentales menées par d'anciens chercheurs ont montré que, dans le cas de la soudure sur verre, l'intervalle requis pour la liaison du verre est inférieur à 100 nm (il existe également un point de vue qui représente moins du quart de la longueur d'onde du laser).

(c) Ajustez la mise au point sur la jonction des deux feuilles de verre. Le laser 500mW sera réfracté par l'air qui passe dans le verre et le foyer sera décalé. Par conséquent, la pièce de verre feuilleté est utilisée pour trouver le foyer et la hauteur de la lentille de vibration de la surface de verre verticale est ajustée à intervalles égaux. Le cadre de verre est balayé par le même cadre énergétique. La feuille de verre inférieure observe la position de l'interface laser à absorption de verre, qui est la position de mise au point.

(d) Soudage laser sur verre. Répétez les étapes (b) et (c) pour souder la pièce de verre et ajuster la focalisation à l'interface verre, ajustez les paramètres de processus de soudage au laser appropriés (puissance, vitesse et motif de balayage, etc.) pour souder le verre, à hauteur de l'interface verre. Lorsque le laser d'énergie dépasse un certain seuil, il provoque une ionisation multiphotonique du verre. L'ionisation des électrons libres s'accélère et entre en collision avec d'autres atomes pour provoquer une ionisation par avalanche. La température du matériau augmente de telle sorte que la température du verre atteigne le point de fusion et fonde, ce qui provoque son refroidissement. La solidification réalise le soudage.

Procédé spécial de soudage du verre au laser

L’essai de soudage du verre a été effectué au laser spécial: la forme de soudure de la surface totale de soudure (4 × 4 mm) était uniforme, la déformation du matériau après soudage était faible et la planéité du matériau ne changeait pas beaucoup, la zone de soudage de fusion étant située à l’interface des deux matériaux. Plus petit, pas de dégâts sur les vitres des deux côtés de la zone de fusion.

Le diagramme de découpage en bout de verre après soudure montre que, lors du soudage avec le nouveau procédé de soudage au pointeur laser bleu, la zone de fusion par soudure n’apparaît pas en forme de goutte et qu’il n’existe aucun défaut de source de fissure de soudure tel que la cavité circulaire supérieure et la microcavité à structure linéaire inférieure, Il n'y a pas non plus de défauts de fissure linéaire qui ne sont ni soudés ni formés. Le test de résistance de soudage est effectué, le matériau est cassé dans la zone du matériau de base, les points de soudage ne sont pas détachés et la soudure présente une bonne résistance.

Résumé

En utilisant une source laser spéciale pour ajuster les paramètres de processus de soudage appropriés, le verre est absorbé de manière non linéaire par le stylo laser et le matériau est solidifié après la fusion, de sorte que les deux verres transparents forment une zone de soudure ferme sans ajout de brasure et que le verre optique soit réalisé avec succès. Soudure directe. Les deux couches de matériau de la zone de fusion du verre optique sont intégrées dans un seul corps, sans fissures macroscopiques et microscopiques évidentes, sans forme de gouttelettes d’eau, ni cavité de goutte ronde ni zone d’endommagement linéaire inférieure, ni filtre linéaire non fusionné à l’interface, ce qui est efficace. La génération de la source de fissure est évitée et le joint de soudure reste à la surface de l'échantillon après le test de résistance et présente une résistance de connexion élevée.

Au cours des dernières années, avec le développement rapide de la 5G, la recharge sans fil, la communication optique et la technologie des puces, les matériaux verriers sont devenus les pièces structurelles de l'électronique 3C avec leurs avantages remarquables: faible blindage électromagnétique, haute dureté, légèreté, faible coût et possibilité de fabrication en série. (tels que les boîtiers en verre pour téléphones mobiles), les dispositifs à semi-conducteurs (cristaux et panneaux), les composants optiques et les matériaux courants du module de caméra, le traitement de soudage au laser sur verre ouvrira la voie à de vastes perspectives d’application.

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