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解決方案

激光精密焊接中,不同材料如何焊出最佳效果

星之球科技 來源:創鑫激光2020-05-26 我要評論(0 )   

高端電子產(chan) 品的生產(chan) 過程中,激光加工在產(chan) 品的體(ti) 積優(you) 化以及品質提升方麵起到了重大的作用,使產(chan) 品更輕巧纖薄,穩固性更好。目前,激光精密焊接主要應用於(yu) 電子產(chan) 品的殼體(ti) ...

高端電子產(chan) 品的生產(chan) 過程中,激光加工在產(chan) 品的體(ti) 積優(you) 化以及品質提升方麵起到了重大的作用,使產(chan) 品更輕巧纖薄,穩固性更好。


目前,激光精密焊接主要應用於(yu) 電子產(chan) 品的殼體(ti) 、屏蔽罩、USB接頭、導電貼片等,具有熱變形小、作用區域和位置精確可控、焊接品質高、能實現異種材料焊接、易於(yu) 實現自動化等優(you) 勢。但焊接不同材料時,需要采用的不同的焊接方式。


創鑫激光焊接工程師根據多次的實驗結果,總結出了在消費電子的生產(chan) 製造過程中,高反材料、金屬薄板、異種材料等不同材料應使用何種方式進行激光精密點焊,方能得出最好的焊接效果。


1、高反材料的激光精密點焊方式


焊接鋁、銅等高反材料時,不同的焊接波形對焊接質量影響很大。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麵狀態,使其溫度上升至熔點,從(cong) 而降低金屬表麵的反射率,提高能量的利用率。另外,由於(yu) 銅鋁等材料導熱速度快,故利用緩降波形,可以優(you) 化焊點外觀。


另一方麵,金、銀、銅、鋼等材料對激光吸收率隨波長增大而減小,對於(yu) 銅而言,當激光波長為(wei) 532nm時,銅的吸收率接近40%。此外,通過分別采用紅外激光器和綠光激光器對紫銅進行脈衝(chong) 點焊,可以發現紅外激光器焊後焊點大小不一致(圖1),而綠光激光器焊點大小更均勻,深度一致,表麵光滑(圖2)。因此采用綠光激光器焊接效果更穩定,所需峰值功率會(hui) 比紅外激光器低一半以上。


▲尖峰波形


▲1064nm波長的焊接效果(圖1)

▲532nm波長的焊接效果(圖2)


2、金屬薄板材料的激光精密點焊方式


傳(chuan) 統脈衝(chong) 激光器在焊接金屬薄板材料時,材料易被擊穿且焊點較大;而高反材料因其自身的不穩定性以及在固態時對激光的吸收率低,焊接時常出現爆點、虛焊等現象。為(wei) 了解決(jue) 薄板及高反金屬焊接難點,通過對光纖激光器QCW/CW模式分別進行模擬量和數字調製,觸發一次可以實現N個(ge) 脈衝(chong) 輸出,以較小的功率實現單點多脈衝(chong) 焊接。



▲調製方式


▲高頻脈衝(chong) 點焊表麵成型


▲焊縫截麵


3、異種材料的激光精密點焊方式


激光焊接薄板異種材料時,極易出現虛焊、裂紋、連接強度低等問題,這是由於(yu) 兩(liang) 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性能大大降低。選用高光束質量的納秒級激光通過高速掃描方式,精準的控製熱輸入抑製金屬間化合物的形成,實現異種金屬薄板搭接,改善焊縫成形及力學性能。



創鑫激光的準連續光纖激光器、MOPA 脈寬可調脈衝(chong) 光纖激光器因具有高光束質量、高峰值功率、可調可控製等優(you) 點,成為(wei) 激光精密點焊的理想光源。


4、所用激光器


▲150W/1500W準連續光纖激光器


該產(chan) 品具有多樣兼容性與(yu) 控製模式,可切換脈衝(chong) 及連續模式,並同時處理以往兩(liang) 個(ge) 不同激光器的加工任務,脈寬波形靈活可調,風冷散熱,電光轉換率30% 以上,是長脈寬,高峰值功率應用的又一選擇。



▲120W MOPA 脈寬可調脈衝(chong) 光纖激光器


脈寬可調脈衝(chong) 光纖激光器采用MOPA 構造兩(liang) 級放大,脈寬和頻率獨立可調,使得更多激光應用成為(wei) 可能。脈寬在60~350ns 靈活可調,峰值功率高達10kW,重複頻率高達1000kHz,配備自主研發在線隔離器,是激光精細加工的理想激光源。


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