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激光精密點焊在消費電子行業(yè)的應(yīng)用

作者:a 來源: 日期:2018-11-02 09:53:15 人氣:37 評論:0 標簽:

近年來,隨著消費電子市場競爭愈發(fā)激烈,電子產(chǎn)品制造業(yè)對產(chǎn)品也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的加工方式容易導致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、零件熔毀、難以形成正常熔核,成品率低。而激光加工技術(shù)的出現(xiàn),可以快速的為電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造商們解決這些難題。高端電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,激光加工在產(chǎn)品的體積優(yōu)化以及品質(zhì)提升方面起到了重大的作用,使產(chǎn)品更輕巧纖薄,穩(wěn)固性更好。據(jù)悉,約70%的電子產(chǎn)品加工制造環(huán)節(jié)都應(yīng)用到激光技術(shù)(超過20種不同的工藝)及相關(guān)的制造設(shè)備。


目前,激光精密點焊主要應(yīng)用于電子產(chǎn)品的殼體、屏蔽罩、USB接頭、導電貼片等,具有熱變形小、作用區(qū)域和位置精確可控、焊接品質(zhì)高、能實現(xiàn)異種材料焊接、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)勢。但焊接不同材料時,需要采用的不同的焊接方式。


焊接工程師根據(jù)多次的實驗結(jié)果,總結(jié)出了在消費電子的生產(chǎn)制造過程中,高反材料、金屬薄板、異種材料等不同材料應(yīng)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。


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(zhì)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面狀態(tài),使其溫度上升至熔點,從而降低金屬表面的反射率,提高能量的利用率。另外,由于銅鋁等材料導熱速度快,故利用緩降波形,可以優(yōu)化焊點外觀。


另一方面,金、銀、銅、鋼等材料對激光吸收率隨波長增大而減小,對于銅而言,當激光波長為532nm時,銅的吸收率接近40%。對比分析紅外激光器和綠光激光器特征可知,紅外激光器光斑尺寸較大,焦深短,紫銅對其吸收率低;綠光激光器光斑尺寸小,焦深長,紫銅對其吸收率高。分別采用紅外激光器和綠光激光器對紫銅進行脈沖點焊,可以發(fā)現(xiàn)紅外激光器焊后焊點大小不一致,而綠光激光器焊點大小更均勻,深度一致,表面光滑(圖1-2)。采用綠光激光器焊接效果更穩(wěn)定,所需峰值功率會比紅外激光器低一半以上。


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尖峰波形

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1064nm波長的焊接效果▲(圖1-1)

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532nm波長的焊接效果▲(圖1-2)


金屬薄板材料的激光精密點焊方式


傳統(tǒng)毫秒級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(wěn)定性以及在固態(tài)時對激光的吸收率低,焊接時常出現(xiàn)爆點、虛焊等現(xiàn)象。為了解決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(shù)字調(diào)制,觸發(fā)一次可以實現(xiàn)N個脈沖輸出,以較小的功率實現(xiàn)單點多脈沖焊接。


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調(diào)制方式

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高頻脈沖點焊表面成型

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焊縫截面


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(xiàn)虛焊、裂紋、連接強度低等問題,這是由于兩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(zhì)量的納秒級激光通過高速掃描方式,精準的控制熱輸入抑制金屬間化合物的形成,實現(xiàn)異種金屬薄板搭接,改善焊縫成形及力學性能。


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輸出波形

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掃描方式

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焊縫表面成型

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焊縫截面

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316L不銹鋼與6063鋁合金焊接強度測試



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