在最近成功完成的德國研發(fā)項目SeQuLas中，弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所與另外三個工業(yè)合作伙伴開發(fā)了一種新的焊接工藝，可以在透明塑料部件中產(chǎn)生最小的焊縫。

該工藝采用銩光纖激光器，因為這種激光器有一種明顯的優(yōu)勢：由于塑料能很好地吸收激光對應(yīng)的波長，所以該工藝不需要使用炭黑等額外的吸收劑。該工藝適用于醫(yī)療技術(shù)，因此可以提高此類零件的工業(yè)生產(chǎn)的靈活性和效率。

弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所表示，在生命科學(xué)領(lǐng)域，微流控芯片已經(jīng)證明了它們的價值，因為它們可以有效地運輸、混合和過濾哪怕是最小數(shù)量的液體。但是，這些液體依然存在一個巨大的挑戰(zhàn)：封裝集成在芯片中的微通道。

圖片來源：弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所

傳統(tǒng)的焊接技術(shù)在千分尺范圍內(nèi)達到了極限。在它的位置上，無吸收激光傳輸焊接具有高精度和靈活性，是理想的解決方案。

弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所采用發(fā)射波長為1940 nm的銩光纖激光器作為光源，因為塑料在這個波長范圍內(nèi)具有自然吸收能力。由于不需要額外的吸收材料，芯片的透明度在激光處理過程中不會受到影響。

然而，這種形式的無吸收激光傳輸焊接存在一個問題：體吸收產(chǎn)生了一個熱影響區(qū)（HAZ），它垂直地延伸到組件的整個橫截面上。熔融過程中的熱膨脹促進了氣孔和裂紋的形成，從而導(dǎo)致焊縫結(jié)構(gòu)出現(xiàn)泄漏。此外，有一個風(fēng)險，尤其是在平面組件上，材料會翹曲。

圖片來源：弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所

準(zhǔn)同步可以減少熱影響區(qū)垂直擴展。在此過程中，激光束在掃描系統(tǒng)的幫助下以高速沿焊縫輪廓多次被引導(dǎo)。這種方法使整個焊縫輪廓同時加熱，否則只在繞焊中依次熔化。

在第二步，弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所的項目合作伙伴開發(fā)了激光焊接工藝的過程控制。集成在光束路徑中的高溫計測量焊接過程中組件的溫度。通過將測量信號與掃描鏡的位置相耦合，它們可以以空間分辨的方式記錄組件中的熱量分布。通過這種方法，可以在焊接過程中記錄和精確定位熱損傷。

因此，新開發(fā)的焊接工藝可以對溫度偏差做出快速反應(yīng)，并相應(yīng)地控制激光功率。這樣可以保證沿焊縫輪廓的均勻性。