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看一看:看一看;激光微型焊接铜材料技术

发布时间:2021-11-22 10:12:26 阅读: 来源:遮光罩厂家

为了实现电接触而连接导电零件是最多见的焊接利用之1。它遍及几近所有的工业利用处合,如汽车、电气和电子设备,和医疗设备。所采取的连接技术需要综合考虑到本钱、焊接性能和产量。随着零件尺寸不断缩小和性能要求的逐步提高,1切传统的连接技术,如压接、热焊接和钎焊都不再适用。相比之下,定位焊接仰仗着焊点完全、牢固且传导性能良好等优势,很快成为必备的标准焊接技术。 首选的材料是铜,由于它能够有效地传导能量和传输信号。铜的材料特性使它非常适合作为导体,但是很难被焊接。另外,由于零件尺寸变小,接点已到达“微型焊接”尺寸,这样,焊接的难度就更大了。 铜的微型焊接给这些小型导电零件的热平衡控制带来巨大的挑战——由于必须要保证焊接的质量,同时确保不会过热或受热不足。制造商们能否同时满足这些要求呢?是的,利用波长为532 nm的绿色激光焊机就能够够实现。在讨论目前各种可选的焊接技术之前,我们先定义1下微型焊接:微型焊接是两种材料的接合强拆违建如何索赔,其中最少1种材料的厚度小于0.02英寸。目前可选的技术包括:超声波焊接技术,电阻焊接技术和激光焊接技术。超声波焊接技术是1种有效的焊接技术,被用来连接铜板和其他零件;但是,这是1个机械连接的进程,它受限于零件的机械力、接口特点、接点的几何形状,和不同零件的形状组合。 电阻焊接技术是1种切实可行的技术,但是,它遭到接点形状的限制,并且需要购买小型传导电极,还需要保护。 由于超声波焊接和电阻焊接两种技术都需要与零件直接接触以产生接点,总的焊接时间等于制动周期加上焊接时间。对大范围制造业来说,这意味着大量的时间延迟。 与此相反,激光焊接是1个非接触的加工进程,只需要单向加工。它能够加工很小的面积,焊接各种不同形状的零件。看起来恍如很适合铜材料的焊接,但是,这里还有1个问题。在波长1064 nm处,铜材料的反射率大于90%。因此,为了克服初始反射率高的问题,就需要很大的功率密度。1旦激光接触到材料,材料开始熔化,反射率就会迅速降落。初始时所需要的功率密度远大于焊接时所需要的功率,导致材料过热蒸发被侵占土地怎么处理,在焊点处孔隙率太高,或构成1个空洞。 许多不同的技术已被用来克服这个反射率的问题,包括脉冲整形、利用氧气辅助,和采取反射率小的覆层金属。 激光整形技术其实不是很可靠,由于铜和其他导电零件的反射率存在1定的变化,这样减小激光功率的时间点也需要相应的进行变化。目前,已有技术人员尝试利用反馈技术来估计这个时间点,但是,这些实验并没有成功。利用氧气作为辅助气体,大大地提高了线形铜焊接中激光的穿透率,由于待焊接的零件上被覆盖了1层氧化物薄膜。但是,该技术其实不适用于点焊接,由于氧气的辅助作用必须在连续几个脉冲走过以后才能显现出来,这样,在单个点或短焊缝的焊接中,该技术就没法提供可靠的结果。采取反射率较小的覆层,比如镍或锡,的确能够降落初始的反射率,但是,它没法完全解决问题,由于在激光与铜作用的进程中,仍然需要很大的能量使得激光耦合到铜材料。因此,微型焊接的可加工范围就非常小。

为了在铜材料表面构成良好、稳固的激光焊接点,就找出阻碍良好焊接的根本缘由——材料反射率。当波长从1064 nm变成532 nm时,铜和其他材料的反射率就大大减小了(见表1)。采取532 nm波长的激光使得激光光束延续耦合到铜材料上,并且稳定了焊接进程。图1给出了采取1064 nm和532 nm激光对没有镀层的铜材料进行焊接后的结果对比。采取532 nm激光时在铜材料上的焊接效果,可与1064 nm激光在钢材料上的焊接结果相媲美。

为了对铜材料成功地进行微型焊接,必须采取波长为532 nm的绿色激光。实现该波长可以有两种方式,最多见的方法是利用调Q激光器门面拆除补偿标准,但是这样的激光器没有足够的脉冲能量进行焊接。更新型的技术是采取Nd:YAG脉冲激光器,它所得到的532 nm激光,峰值功率到达1.5 kW,脉宽5 ms。这就提供了足够的焊接能量,能够穿透厚度达350微米的铜板。这样的能量,在大多数微型焊接利用中已足够了。采取由光纤传输的Nd:YAG脉冲激光的另外1项好处是光束的亮度低,这提高了焦斑点处吸收光的程度,避免了在焊点中心构成过热门而产生不稳定性。众多的利用领域 产品中的电气连接在其尺寸、形状与材料上存在着很大的辨别。因此,这里给出了1些例子来说明532 nm激光焊接的性能和优势。 半导体连接 图2中给出了焊接到金属板上的0.0015英寸厚的镀金铜线。由于铜线横向比较宽,但是厚度很小,所以必须用1个尺寸相对较大的光斑来进行焊接。在这类情况下,具有长脉宽和低峰值功率的激光能够提供较好的能量流,而且光束的低亮度使得扁平的铜线在全部横向的宽度上都得到均匀的加热。

平面与圆型端点的连接 激光加工具有高度的灵活性,特别是当加工的接点和两真个几何形状不同时更加有益。图3给出了侧向为矩形的镀金铜制连接器与镀银铜线之间的焊接点。焊接点呈“烟斗”状,线的1端与顶端之间构成焊点。激光光束与铜线的圆型顶端和铜板平面之间的耦合使得全部焊接进程非常可靠环境整治房子被强拆。1样的,由于激光光束的亮度低,使得全部加工进程更有益于零件的接合。

线到平面的连接 另外1种焊接构型是焊接实心和成束的线。当线被焊接到薄板上时,线与板子都必须同时不断对激光能量进行吸收,以保证焊点的固定性(图4)。类似的,当焊接成束的线时,必须控制线的散布,以确保整束线对激光的吸收。

框架的焊接 在大范围生产中,若要焊接框架上的不同接点,其关键就是焊接质量和焊接速度。由于激光焊接是1个非接触式的进程,它非常有益于大范围的生产加工。在整合了激光光束的移动后,它能够在1秒钟内得到许多个焊点(见图5)。

不同材料之间的焊接 当焊接的材料有不同的吸收率时,常常出现的情况是:吸收率大的材料过热,导致材料飞溅或产生孔洞。通常,克服这个问题的办法是加工时偏向其中1种材料。但是在农村的国有土地征收补偿标准,对小型零件来说,即使很微小的吸收不均也会导致焊接过热。如果采取波长为532 nm的激光,由于两个零件的反射率更加接近,就能够够实现焊接进程的能量平衡,从而大大提高可焊接率(如图6)。小结 铜材料的焊接是1个比较困难的工序,而微型铜焊接使得该加工的难度更大。激光焊接是实现铜材料的接合进程的1项实用技术,它采取非接触式的加工方式,10分适用于自动化的加工进程。但是,铜在1064 nm波长处的反射率很高,阻碍了激光加工的实现。为了克服这个困难,我们采取532 nm波长的绿色Nd:YAG激光焊机,它为铜材料和其他导电材料的大范围微型焊接提供了行之有效的方法。本文作者Geoff Shannon和Paul Severloh来自美国Miyachi Unitek公司,公司网址:www.muc.miyachi.com。 (end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章