Application de la technologie de soudage laser au verre

Avec le développement rapide de la technologie laser, le laser est largement utilisé dans le soudage de l'acier inoxydable, de l'acier au carbone et d'autres matériaux.Le verre est un matériau transparent et fragile, la source lumineuse laser traditionnelle n'est pas facile à absorber, mais le verre absorbant la chaleur en raison de son coefficient de dilatation thermique élevé, facile à fissurer lors du soudage, ne convient pas au soudage laser traditionnel.

En général, il existe deux méthodes principales de soudage au laser des matériaux transparents: le verre et le plastique.L'un consiste à appliquer un Pigment opaque ou à ajouter une couche intermédiaire à l'interface de soudage pour améliorer l'Absorbance laser.Le matériau près de l'interface absorbe le laser, la température augmente, le matériau se solidifie après la fusion et réalise la connexion du matériau transparent.Une autre méthode consiste à utiliser une source lumineuse spéciale pour le soudage.Une source laser à haute densité de puissance permet une absorption non linéaire entre les matériaux transparents pour former une soudure efficace.De plus en plus de chercheurs et de techniciens se tournent vers le soudage laser avec des sources lumineuses spéciales pour répondre aux besoins des différentes applications technologiques.

1. État de la recherche

Au cours des dernières années, le soudage du verre et du silicium monocristallin a été réalisé à l'aide d'une source lumineuse spéciale.Polaonyx utilise un balayage laser unique / Multi - lignes spécial pour le soudage et l'étanchéité du verre.Hélie a micro - soudé un capuchon d'extrémité en verre de 100 μm d'épaisseur à une fibre de Microstructure à l'aide d'un laser. Le capuchon d'extrémité de la fibre standard et de la fibre de Microstructure a été soudé avec succès.Tamaki a utilisé un laser de 1558nm dans son étude pour réaliser avec succès le soudage entre différents verres et entre le verre et la plaquette de silicium avec une résistance de soudage de 9,87mpa et 3,74mpa, respectivement.

Cependant, la plupart des chercheurs ont étudié les résultats du verre soudé au laser. La zone de fusion du verre soudé au laser est en forme de goutte - à - goutte et se compose principalement de trois parties, à savoir la cavité circulaire supérieure, la zone de fusion moyenne et la structure linéaire de la petite cavité inférieure.Les cavités supérieures et inférieures sont sujettes à la concentration des contraintes, au mauvais contrôle des paramètres et aux fissures.De plus, en raison de sa structure en forme de gouttelette, un mauvais contrôle de l'espacement des lignes peut entraîner des soudures intermittentes et discontinues.

2. Matériaux et méthodes d'essai

Le matériau utilisé pour l'essai est le verre optique et la taille de l'échantillon est de 25 × 25 × 1 mm.Les procédures d'essai de soudage sont les suivantes:

La surface du verre est propre.Tremper la Feuille de verre dans une solution d'alcool pendant 5 ~ 10 min, puis rincer la surface du verre 3 ~ 5 fois avec de l'eau distillée, puis sécher la tache d'eau sur la surface du verre avec un ventilateur à air chaud;

Plaque de verre soudée sous pression.Placer la Feuille de verre feuilletée dans la rainure de positionnement de la pince, régler le mécanisme de soudage de la pince et appuyer sur la zone autour de la Feuille de verre pour que la Feuille de verre s'adapte étroitement.Des études expérimentales effectuées par d'anciens chercheurs ont montré que l'écart de liaison du verre pour le soudage du verre doit être inférieur à 100 nm (on pense également qu'il est inférieur au quart de la longueur d'onde du laser).

Mettre l'accent sur l'articulation des deux verres.Lorsque le laser se déplace de l'air vers le verre, il se réfracte et le foyer se déplace.Par conséquent, le point focal est localisé par une feuille de verre stratifiée et la hauteur de la lentille vibrante sur la surface verticale du verre est réglée à intervalles égaux.La plaque de verre sera scannée séparément avec la même boîte d'énergie.Observez la position de l'interface laser absorbée par le verre sous la plaque de verre, c'est - à - dire la position focale.

Soudage laser du verre.Répéter les étapes (b) et (c) pour le soudage sous pression de la plaque de verre et régler le point focal sur l'interface verre, ajuster les paramètres appropriés du procédé de soudage au laser (puissance, vitesse, image de balayage, etc.) pour le soudage du verre, lorsque l'énergie laser dépasse un certain seuil, l'interface verre est élevée,Il provoque l'ionisation multiphotonique du verre.Les électrons libres ionisés s'accélèrent et entrent en collision avec d'autres atomes, provoquant une ionisation par avalanche.Lorsque la température du matériau augmente, la température du verre atteint le point de fusion et fond, refroidit après un temps de coupure de courant pour réaliser le soudage.

3 Procédé spécial de soudage au laser du verre

L'essai de soudage du verre est effectué au laser spécial. La forme de soudage de l'ensemble de la zone de soudage (4 × 4 mm) est uniforme, la déformation du matériau après soudage est faible, la planéité du matériau change peu et l'épaisseur de la zone de soudage à l'interface des deux matériaux est faible.Le verre des deux côtés de la zone de fusion n'est pas endommagé par la chaleur.

L'image de la Section d'extrémité du verre après soudage montre qu'il n'y a pas de gouttelettes d'eau dans la zone de soudage et qu'il n'y a pas de défauts de source de fissure de soudage tels que le trou circulaire supérieur et le petit trou de structure linéaire au fond.Il n'y a pas de défaut de fissure linéaire intermittente dans la zone de fusion intermédiaire.L'essai de résistance au soudage a été effectué. Le matériau dans la zone du métal de base a été brisé, la soudure n'a pas été enlevée et la soudure a une bonne résistance au soudage.

4 Résumé et perspectives

Using a special laser source and adjusting the appropriate welding process parameters, the glass material will absorb the laser nonlinearly, and the material will be solidified after melting, so that the two transparent glasses can form a strong welding zone without adding solder, and successfully realize direct welding of the optical glass. The two layers of materials in the optical glass welding and fusion area are integrated, there is no obvious macro or micro cracks, no drop shape, so there is no drop-shaped round cavity at the top and linear damage zone at the bottom, and there is no linear unfusion at the interface, which effectively avoids tAprès l'essai de résistance de l'échantillon d'essai, la source de fissure apparaît et le joint de soudure reste à la surface de l'échantillon d'essai avec une résistance de connexion plus élevée.

Ces dernières années, avec le développement rapide de la technologie 5G, de la technologie de recharge sans fil, de la technologie de communication optique et de la technologie des puces, les matériaux en verre deviennent progressivement des composants électroniques 3C en raison de leurs avantages remarquables tels que le faible blindage du signal électromagnétique, la dureté élevée, le Poids léger, le faible coût et l'aptitude à la production de masse.Le soudage laser du verre ouvrira de vastes perspectives d'application.