超高速激光成功焊接金屬與玻璃,或顛覆汽車玻璃制造工藝

來源:長江有色金屬網    關鍵詞:光學材料, 激光微焊接,    發布時間:2019-06-12

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據外媒報道,蘇格蘭愛丁堡赫瑞瓦特大學(Heriot-Watt University)的研究人員,研發出一種超高速激光系統,可將玻璃和金屬焊接在一起。汽車制造業或將因此迎來顛覆性變化。


在實驗過程中,Duncan P. Hand教授和他的研究團隊,通過“超快激光微焊接”(ultrafast laser microwelding)方法,使用非常短的紅外激光脈沖,將兩種不同的材料融合在一起。使用“赫瑞瓦特”系統,研究人員已成功將石英、硼硅酸鹽玻璃、藍寶石等材料,焊接到鋁、鈦以及不銹鋼上。Hand教授表示,“關鍵在于激光短脈沖。這些脈沖只持續幾皮秒(萬億分之一秒)。”


讓焊接的部件緊密接觸,激光通過光學材料聚焦,在兩種材料之間的界面上,形成一個極小且高度密集的點,在只有幾微米寬的區域內,實現兆瓦級的峰值功率。于是產生一個微等離子體,就像在材料內部出現一個微小的閃電球,被高度受限的熔體區域包圍。最后,在-50C到90C的溫度下,對焊縫進行測試。結果焊縫完好無損,可見其堅固程度足以應對各種極端條件。


目前,大多數汽車玻璃都是用粘合劑固定的,不僅增加了制造的復雜性,而且隨著汽車的老化,粘合劑可能產生降解并揮發廢氣。金屬能夠與玻璃直接焊接,比如說,將玻璃和鋁焊在一起,或將為汽車設計和制造業開啟新的天地。當然,這也提出更換的問題:如果有人打碎車窗,可以到當地的店面去換玻璃嗎?這樣的混合部件存在熱膨脹速度不同的問題嗎?這些都是需要解決的。

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