Saldatura laser senza assorbitori

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Usare la saldatura a trasmissione laser priva di assorbitori per effettuare le giunture più piccole dei componenti di plastica. A questo mira il progetto SeQuLas condotto dall’Istituto Fraunhofer per la tecnologia laser ILT e da tre partner industriali.

I ricercatori stanno usando un laser a fibra di tulio con una lunghezza d’onda di emissione di 1940 nm. In questa gamma di lunghezze d’onda, la plastica ha un assorbimento naturale, quindi non richiede materiale assorbente aggiuntivo come fuliggine, così da non influenzare la trasparenza del chip.

Tuttavia questa forma di saldatura presenta un problema: l’assorbimento del volume crea una zona interessata dal calore (HAZ) che si estende verticalmente sull’intera sezione trasversale del componente. L’espansione termica, durante il processo di fusione, favorisce la formazione di sfoghi e crepe, che causano perdite nella struttura delle giunture o il rischio di deformazione del materiale.

Per ridurre l’espansione verticale della zona interessata dal calore, i ricercatori hanno usato l’irradiazione quasi simultanea, in cui un raggio laser viene guidato più volte e ad alta velocità lungo il profilo di saldatura con l’aiuto di un sistema scanner. I test con componenti di policarbonato hanno dimostrato che il calore viene dissipato sulle superfici esterne, mentre si accumula all’interno del materiale. Il numero crescente di passaggi e l’elevata velocità di scansione riducono l’espansione verticale della zona interessata dal calore fino al 30 percento rispetto alla saldatura dei contorni.

In una seconda fase, i partner del progetto hanno sviluppato un sistema di controllo del processo. Un pirometro integrato nel percorso del raggio ha misurato la temperatura del componente durante la saldatura. Abbinando il segnale di misurazione alla posizione degli specchi dello scanner, è stato possibile registrare la distribuzione del calore nel componente in modo spazialmente risolto. In questo modo, il danno termico può essere registrato e localizzato con precisione durante il processo.

Il nuovo metodo può quindi reagire rapidamente alle variazioni di temperatura e controllare di conseguenza la potenza del laser in modo da garantire proprietà di giuntura omogenee lungo il contorno della saldatura.

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Source: Stampi
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