Лазерная сварка

Описание

Лазерная сварка – процесс получения неразъемного соединения путем сплавления примыкающих поверхностей свариваемых частей с помощью излучения лазера. Лазерная сварка относится к методам сварки плавлением, а по плотности энергии – к высококонцентрированным источникам энергии – как электронно-лучевая сварка, сжатая дуга, плазменная сварка.

Высокие скорости температуры, развиваемые в зоне лазерного воздействия, локализация тепловых процессов, возможность быстрого расплавления материалов предопределили применение лазерного излучения для реализации процессов сварки.

Преимущества лазерной сварки

Большой интерес к лазерной сварке обусловлен специфическими достоинствами, которые выгодно отличают ее от других методов сварки:

В отличие от электронно–лучевой лазерная сварка не требует вакуума и может производиться в любой среде, при ее реализации отсутствует вредное рентгеновское излучение;
При сварке образуется очень малая зона термического влияния, т.е. практически не наблюдается изменение свойств материала;
Вследствие локальности теплового воздействия при лазерной сварке деформация свариваемых деталей минимальна;
При лазерной сварке обеспечивается очень высокая точность и производительность процесса;
Возможна сварка разнородных материалов;
При лазерной сварке можно достичь большого отношения глубины к ширине проплавленного материала;
Лазерная сварка отличается гибкостью, процесс легко переналаживается на обработку других материалов и деталей. Нет необходимости в специальных электродах, флюсах и других дополнительных материалах);
Возможность обработки деталей любых размеров;
Возможна многолучевая обработка благодаря передаче излучения по световодам;
Возможность сварки в труднодоступных местах вследствие бесконтактности воздействия (сварка на расстоянии), проведения обработки через прозрачные материалы;
Более низкие стоимость оборудования и эксплуатационные расходы по сравнению с ближайшим аналогом – электронно-лучевой обработкой.

Применение

Приварка тонких проводников в микроэлектронике

В электронике и приборостроении большее распространение получила технология точечной сварки проводников. Обычно она используется для обеспечения механического и электрического соединения тонких проводников между собой или к печатной плате, к тонкопленочным элементам гибридных микросхем, для соединения концов термопар и т.п. Очень высока эффективность сварки тонких проводников из разнотипных материалов: никель-бор, вольфрам-никель, платина-родий и др. Диаметр проволок может быть от 50 до 500 мкм.

При лазерной сварке проволочных проводников обнаруживается еще одно специфическое достоинство метода обработки. Обычно перед соединением проводников пайкой в технологическом процессе предусматривается очистка концов от изолирующего покрытия (полиуретан, тефлон, поливинил и т.п.). При лазерном соединении проводников эта операция исключается, так как лазерное излучение быстро удаляет изоляцию в месте воздействия в процессе сварки.

Соединение выводов обмотки якоря с коллектором.

Характерным примером использования точечной импульсной сварки является соединение выводов обмотки якоря с коллектором электродвигателей. При этом медные проволочные выводы 40 – 600 мкм укладываются в соответствующий паз в коллекторе из меди. Использование лазерного излучения для сварки дало возможность обеспечить соединение выводов с коллектором без предварительного удаления изоляции.

Фиксация зубчатых колес на оси

В приборостроении лазерная точечная сварка применяется, если свариваемые детали не несут значительных нагрузок. Основная цель такой сварки – обеспечить фиксацию одной детали относительно другой. Из-за малых размеров в этом случае не пригодны традиционные методы фиксации с помощью штифтов, шпонок, посадок с большим натягом. Типичные примеры таких соединений – фиксация деталей типа вала и втулки по торцу, фиксация зубчатых колес на оси в точных приборах (например, часах), предварительная сварка (прихватывание) соединяемых деталей пред дальнейшей шовной лазерной сваркой или сваркой другими методами.

Изготовление датчиков давления с помощью лазерной сварки