玻璃焊接难题怎么破?在线等,有点急!
时间:2021-01-20来源:原创文章

​高效、高品质的玻璃焊接

一直是材料加工领域的重要挑战

被认为是焊接领域一大难题

这主要是由于

玻璃材料硬脆难于加工

无需添加介质

可直接对玻璃进行焊接

也不需要对材料进行热处理

您与攻破玻璃焊接难题之间

只差

红外飞秒激光

 

红外飞秒激光,属于超快激光范畴。透明材料对红外飞秒激光的非线性吸收效应非常适合透明材料的微焊接。

今天用实测来看看焊接效果究竟如何?

 

激光器及相关配置

激光器参数

飞秒GS-FIR20

中心波长

1027nm-1040 nm

脉冲宽度

<600 fs

重复频率

50-1000 kHz

最大单脉冲能量

100 uJ

光束质量M²

≤1.2

功率稳定性

<3%

光斑直径

3 mm

*国神超快激光的红外飞秒激光器GS-FIR20

 

 

焊接材料:厚度1mm钠钙玻璃

 

焊接后两片材料结合紧密,焊缝肉眼不可见;在高倍显微镜下,焊缝均匀没有裂纹,不会在材料内部产生额外的应力。

随后,我们采用拉力机,对玻璃焊接后的剪切强度进行测试:

 

拉力测试示意图

 

 

玻璃片断裂

但焊接区域没有损伤

结果

测试说明,材料在焊接区域的结合强度超过了玻璃本身的强度,因此此时两片玻璃材料的结合力大于拉力机显示的数值(282.5N)。

为了测试焊接后的密封性,将焊接后的材料置于水中浸泡一周后再取出,观察到焊接区域无水汽浸入表示密封性良好:

图为本次焊接样品,表示测试密封性合格

图为密封性不合格的效果图

红外飞秒激光焊接透明脆性材料,可实现几乎不影响材料透光性、密封性良好、连接强度高的加工效果。

除钠钙玻璃外,超快激光还可实现异种透明材料、透明材料与非透明材料之间的焊接,这项技术可应用于晶片的连接半导体传感器、微机电系统、太阳能电池等精密装置的密封

图|石英玻璃与石英玻璃焊接

 

图|钠钙玻璃与蓝宝石焊接

 

图|钠钙玻璃与硅片焊接

超快激光,为玻璃焊接提供了更精准、更高效、更高品质的加工方式,可以展望,攻破玻璃焊接难题后,将在植入式器件和传感器等电子、工程、医疗领域大有可为。