Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie wurde die Mikro-Nano-Technologie in verschiedenen Bereichen weit verbreitet eingesetzt, beispielsweise in der medizinischen Behandlung, im Umweltschutz, im Labor, in der chemischen Industrie, in der Halbleiterindustrie, in der industriellen Automatisierung usw. Präzisionsmikrokomponenten beziehen sich auf elektronische, mechanische und optische Komponenten und andere Komponenten im Mikro- oder Nanomaßstab, die effiziente, präzise und empfindliche Funktionen wie Erfassung, Steuerung, Antrieb, Kommunikation usw. realisieren können. Die Herstellung und Verbindung von Präzisions-Mikrokomponenten ist unter anderem ein wichtiger Bestandteil der Mikro-Nano-Technologie welches Laserschweißgerätist ein effizientes und präzises Schweißverfahren, das zur Verbindung und Verpackung kleinster Teile eingesetzt werden kann. Wir stellen das Funktionsprinzip, die Vorteile und den Anwendungsbereich des Präzisionslaserschweißens von Mikrobauteilen vor.

1. Funktionsprinzip des Laserschweißens von Präzisions-Mikrobauteilen

Das Laserschweißen ist ein hocheffizientes und präzises Schweißverfahren, das einen Laserstrahl mit hoher Energiedichte als Wärmequelle nutzt und zum Schweißen kleinster Teile verwendet werden kann. Das Laserschweißen kann durch kontinuierlichen oder gepulsten Laserstrahl realisiert werden und sein Prinzip kann in Wärmeleitungsschweißen und Lasertiefschweißen unterteilt werden.

Wärmeleitungsschweißen bedeutet, dass bei einer Laserstrahlleistungsdichte von weniger als 10^4 W/cm^2 die Metalloberfläche die Laserenergie absorbiert, um ein Schmelzbad zu bilden, und dass der Energieaustausch zwischen dem Inneren des Schmelzbades und der Umgebung erfolgt Metall erfolgt hauptsächlich durch Wärmeleitung und bildet eine flache und breite Verbindung. der Schweißnaht.

Laser-Tiefschweißen bedeutet, dass, wenn die Leistungsdichte des Laserstrahls mehr als 10^6 W/cm^2 beträgt, die Metalloberfläche erhitzt und in „Hohlräume“ konkaviert wird, wodurch eine Hochtemperatur- und Hochdruck-Plasmasäule entsteht. und gleichzeitig einen starken umgekehrten Luftstrom erzeugen, der das geschmolzene Metall nach unten drückt und eine tiefe, schmale Schweißnaht erzeugt.

2. Vorteile des Laserschweißens von Präzisions-Mikrobauteilen

Im Vergleich zum herkömmlichen Schweißen (wie Widerstandsschweißen, Lichtbogenschweißen usw.) bietet das Laserschweißen von Präzisions-Mikrobauteilen folgende Vorteile:

A. Die Qualität der Schweißnaht ist hoch, die Verformung gering und eine Nachbehandlung ist nicht erforderlich. Die Wärmeeinflusszone beim Laserschweißen ist klein, die Abkühlgeschwindigkeit ist hoch, die Oberfläche der Schweißnaht ist glatt, es gibt keine Defekte wie Poren und Risse und die Schweißfestigkeit ist hoch. Das Laserschweißen weist eine geringe Verformung auf und erfordert im Allgemeinen weder Füllmaterialien oder Hilfsgase noch eine Nachbearbeitung wie Schleifen und Polieren.

b.Der Schweißprozess ist hochautomatisiert und einfach zu bedienen. Laserschweißgeräte können von einem Computer gesteuert werden, um eine präzise Einstellung und Positionierung des Laserstrahls zu erreichen und so komplexe Schweißanforderungen zu erfüllen. Beim Laserschweißen müssen die zu schweißenden Teile nicht berührt werden, und die Bedienung ist flexibel und bequem. Es kann in Verbindung mit Robotern oder numerischen Steuerungssystemen verwendet werden, um eine automatisierte Produktion zu realisieren.

c.Schnelle Schweißgeschwindigkeit, hohe Effizienz und Energieeinsparung. Die Energiedichte beim Laserschweißen ist hoch, die Schmelzzeit kurz und die Schweißgeschwindigkeit hoch, im Allgemeinen bis zu mehreren Metern pro Minute. Der Energienutzungsgrad beim Laserschweißen ist hoch und liegt im Allgemeinen bei bis zu 30 %, was im Vergleich zum herkömmlichen Schweißen eine Energieeinsparung von mehr als 50 % bedeutet. Der Bearbeitungsbereich des Laserschweißens ist breit und mehrere Stationen können gleichzeitig geschweißt werden, um die Produktionseffizienz zu verbessern.

d.Es können verschiedene Materialien oder unterschiedliche Materialien geschweißt werden. Mit dem Laserschweißen können verschiedene metallische oder nichtmetallische Materialien wie Stahl, Aluminium, Kupfer, Nickel, Titan usw. geschweißt werden. Mit dem Laserschweißen können auch unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen physikalischen oder chemischen Eigenschaften geschweißt werden, wie zum Beispiel Stahl und Kupfer, Titan und Nickel. usw., um Materialkombinationen zu erzielen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu verbinden sind.

e.Es kann unzugängliche Teile schweißen. Der Laserstrahl kann über eine optische Faser oder einen Reflektor übertragen und geführt werden und verborgene oder komplizierte Teile wie die Innenwand des Rohrs, den Motor des Autos usw. schweißen. Laserstrahlen können auch in speziellen Umgebungen wie Vakuum geschweißt werden , Inertgas oder unter Wasser.

f. Präzisionsschweißen im Mikrometerbereich kann realisiert werden. Der Laserstrahl hat eine gute Fokussierung und Richtwirkung und kann extrem feine Punkte erzeugen, um eine Präzisionsbearbeitung im Mikrometer- oder sogar Nanobereich zu erreichen.

3. Anwendungsbereich des Präzisionslaserschweißens von Mikrokomponenten

Aufgrund seiner hohen Effizienz, Präzision, Zuverlässigkeit und des Umweltschutzes wird das Laserschweißen von Präzisionsmikrokomponenten in verschiedenen Bereichen weit verbreitet eingesetzt, wie zum Beispiel:

a.Laserschweißen von elektronischen Bauteilen. Unter elektronischen Bauteilen versteht man winzige Bauteile mit elektronischen Funktionen oder elektronischen Verbindungsfunktionen, wie zum Beispiel integrierte Schaltkreise, Kondensatoren, Widerstände, Quarzoszillatoren, Transformatoren, Schalter, Steckdosen usw. Das Laserschweißen elektronischer Bauteile wird hauptsächlich zur Herstellung der Verbindung oder Verpackung zwischen Bauteilen eingesetzt oder zwischen Bauteilen und Substraten. Beim Laserschweißen kann eine Präzisionsbearbeitung im Mikrometer- oder sogar Nanobereich erreicht werden, wodurch sichergestellt wird, dass die Funktionen und Leistung von Komponenten nicht verloren gehen oder beeinträchtigt werden. Gleichzeitig kann durch das Laserschweißen auch ein bleifreies oder bleiarmes Schweißen erreicht werden, was den Anforderungen des Umweltschutzes entspricht.

b.Laserschweißen von medizinischen Geräten. Unter Medizinprodukten versteht man Instrumente, Geräte, Werkzeuge usw., die für die medizinische Diagnose, Behandlung, Pflege usw. verwendet werden, wie z. B. Herzschrittmacher, künstliche Gelenke, Zahnspangen, chirurgische Messer usw. Zu diesem Zweck wird hauptsächlich das Laserschweißen medizinischer Geräte eingesetzt interne oder externe Verbindungen oder Verpackungen von Geräten. Durch Laserschweißen kann ein hochfestes, dichtes und nahtloses Schweißen erreicht werden, um die Sicherheit und Haltbarkeit des Geräts zu gewährleisten. Gleichzeitig kann durch das Laserschweißen auch ein ungiftiges oder schadstoffarmes Schweißen erreicht werden, das den hygienischen Anforderungen entspricht.

c.Micro Electro Mechanical System (MEMS) Laserschweißen. Micro Electro Mechanical System (MEMS) bezieht sich auf ein System, das Mikrosensoren, Aktoren, Controller usw. integriert. Ein System auf einem winzigen Chip mit mehreren Funktionen und Anwendungen wie Drucksensoren, Beschleunigungsmessern, Gyroskopen, Mikrospiegeln, Mikropumpen usw. Die Verpackung und Verbindung von MEMS ist ein wichtiges Glied in seinem Herstellungsprozess und ist notwendig, um die Zuverlässigkeit, Stabilität und Leistung des Systems sicherzustellen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Laserschweißen von Präzisions-Mikrobauteilen eine effiziente, präzise, ​​zuverlässige und umweltfreundliche Methode zum Fügen von Mikrobauteilen ist. Es bietet die Vorteile einer hohen Energieausnutzung, einer hohen Schweißqualität, einer geringen Wärmeeinflusszone, einer geringen Eigenspannung und Verformung usw. Schweißen mit unterschiedlichen Materialien, um den unterschiedlichen Anforderungen von Präzisionsmikrokomponenten gerecht zu werden. Das Laserschweißen von Präzisionsmikrokomponenten wird in verschiedenen Bereichen wie elektronischen Bauteilen, medizinischen Geräten, mikroelektromechanischen Systemen usw. häufig eingesetzt und bietet eine starke technische Unterstützung für die Entwicklung dieser Bereiche. Das Präzisions-Mikrokomponenten-Laserschweißen als fortschrittliche Mikrokomponenten-Verbindungstechnologie verfügt über breite Entwicklungsaussichten und Anwendungspotenziale und verdient weitere Erforschung und Förderung.