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激光精密焊接中,不同材料如何焊出*佳效果
2020-06-18
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高端電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中,激光加工在產(chǎn)品的體積優(yōu)化以及品質(zhì)提升方面起到了重大的作用,使產(chǎn)品更輕巧纖薄,穩(wěn)固性更好。

目前,激光精密焊接主要應(yīng)用于電子產(chǎn)品的殼體、屏蔽罩、USB接頭、導(dǎo)電貼片等,具有熱變形小、作用區(qū)域和位置精確可控、焊接品質(zhì)高、能實(shí)現(xiàn)異種材料焊接、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)。但焊接不同材料時(shí),需要采用的不同的焊接方式。

創(chuàng)鑫激光焊接工程師根據(jù)多次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,總結(jié)出了在消費(fèi)電子的生產(chǎn)制造過(guò)程中,高反材料、金屬薄板、異種材料等不同材料應(yīng)使用何種方式進(jìn)行激光精密點(diǎn)焊,方能得出*好的焊接效果。

1、高反材料的激光精密點(diǎn)焊方式

焊接鋁、銅等高反材料時(shí),不同的焊接波形對(duì)焊接質(zhì)量影響很大。利用帶有前置尖峰的激光波形,可突破高反射率屏障,瞬間的高峰值功率可以迅速改變金屬表面狀態(tài),使其溫度上升至熔點(diǎn),從而降低金屬表面的反射率,提高能量的利用率。另外,由于銅鋁等材料導(dǎo)熱速度快,故利用緩降波形,可以?xún)?yōu)化焊點(diǎn)外觀。

另一方面,金、銀、銅、鋼等材料對(duì)激光吸收率隨波長(zhǎng)增大而減小,對(duì)于銅而言,當(dāng)激光波長(zhǎng)為532nm時(shí),銅的吸收率接近40%。此外,通過(guò)分別采用紅外激光器和綠光激光器對(duì)紫銅進(jìn)行脈沖點(diǎn)焊,可以發(fā)現(xiàn)紅外激光器焊后焊點(diǎn)大小不一致(圖1),而綠光激光器焊點(diǎn)大小更均勻,深度一致,表面光滑(圖2)。因此采用綠光激光器焊接效果更穩(wěn)定,所需峰值功率會(huì)比紅外激光器低一半以上。

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▲尖峰波形

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▲1064nm波長(zhǎng)的焊接效果(圖1)

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▲532nm波長(zhǎng)的焊接效果(圖2)

2、金屬薄板材料的激光精密點(diǎn)焊方式

傳統(tǒng)脈沖激光器在焊接金屬薄板材料時(shí),材料易被擊穿且焊點(diǎn)較大;而高反材料因其自身的不穩(wěn)定性以及在固態(tài)時(shí)對(duì)激光的吸收率低,焊接時(shí)常出現(xiàn)爆點(diǎn)、虛焊等現(xiàn)象。為了解決薄板及高反金屬焊接難點(diǎn),通過(guò)對(duì)光纖激光器QCW/CW模式分別進(jìn)行模擬量和數(shù)字調(diào)制,觸發(fā)一次可以實(shí)現(xiàn)N個(gè)脈沖輸出,以較小的功率實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)多脈沖焊接。

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▲調(diào)制方式

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▲高頻脈沖點(diǎn)焊表面成型

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▲焊縫截面

3、異種材料的激光精密點(diǎn)焊方式

激光焊接薄板異種材料時(shí),極易出現(xiàn)虛焊、裂紋、連接強(qiáng)度低等問(wèn)題,這是由于兩者的物理性能差異大,互溶度低,且極易生成脆性化合物,這些化合物使焊接頭的力學(xué)性能大大降低。選用高光束質(zhì)量的納秒級(jí)激光通過(guò)高速掃描方式,**的控制熱輸入抑制金屬間化合物的形成,實(shí)現(xiàn)異種金屬薄板搭接,改善焊縫成形及力學(xué)性能。

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創(chuàng)鑫激光的準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器、MOPA 脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器因具有高光束質(zhì)量、高峰值功率、可調(diào)可控制等優(yōu)點(diǎn),成為激光精密點(diǎn)焊的理想光源。

4、所用激光器

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▲150W/1500W準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器

該產(chǎn)品具有多樣兼容性與控制模式,可切換脈沖及連續(xù)模式,并同時(shí)處理以往兩個(gè)不同激光器的加工任務(wù),脈寬波形靈活可調(diào),風(fēng)冷散熱,電光轉(zhuǎn)換率30% 以上,是長(zhǎng)脈寬,高峰值功率應(yīng)用的又一選擇。

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▲120W MOPA 脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器

脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器采用MOPA 構(gòu)造兩級(jí)放大,脈寬和頻率獨(dú)立可調(diào),使得更多激光應(yīng)用成為可能。脈寬在60~350ns 靈活可調(diào),峰值功率高達(dá)10kW,重復(fù)頻率高達(dá)1000kHz,配備自主研發(fā)在線隔離器,是激光精細(xì)加工的理想激光源。


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