皮秒激光玻璃焊接系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種皮秒激光玻璃焊接系統，該皮秒激光玻璃焊接系統包括皮秒激光器、光學傳導系統、振鏡掃描系統、工作臺和夾具，其中，所述皮秒激光器位于所述光學傳導系統的一側，所述振鏡掃描系統位于所述光學傳導系統的下方，所述夾具設于所述工作臺上并位于所述振鏡掃描系統的下方，所述夾具用于固定待焊接玻璃式樣。本實用新型專利技術提供的皮秒激光玻璃焊接系統通過選用皮秒量級的超短脈沖激光可以實現無焊料添加的玻璃焊接效果。

Picosecond laser glass welding system

The utility model provides a glass of picosecond laser welding system, the picosecond laser welding system including glass picosecond laser, optical transmission system and the worktable galvanometer scanning system, and fixture, which side of the picosecond laser in the optical transmission system, the scanning system is positioned below the optical transmission system the bottom of the clamp is arranged on the table and is located in the galvanometer scanning system, the welding fixture for fixing glass pattern. The picosecond laser glass welding system provided by the invention can realize the welding effect of no solder by selecting an ultrashort pulse laser of picosecond magnitude.

【技術實現步驟摘要】
皮秒激光玻璃焊接系統
本技術涉及激光焊接加工
，尤其涉及一種皮秒激光玻璃焊接系統。
技術介紹
玻璃作為一種透明材料，具有一些特有的屬性，在電子行業、生物醫療、航空航天等領域有著廣泛的應用。激光焊接具有加工過程靈活、非接觸加工方式等優點，已經成為焊接玻璃的重要方法。在傳統的激光玻璃焊接工藝中，需要在焊接界面處加入中間層或者涂層，使得激光束聚焦在焊料上，經過材料熔化再凝固的過程實現透明材料的焊接。這種焊接方法存在著很大的缺陷，比如焊接強度隨外界因素變化較大，焊料易腐蝕、老化，并且因為添加劑的緣故，會改變玻璃原有的“中性”屬性，限制玻璃的應用。
技術實現思路
本技術提供了一種皮秒激光焊接玻璃系統及方法，旨在解決現有的激光玻璃焊接方法使用涂層和焊料而導致的易腐蝕和老化的技術問題。本技術的目的是采用以下技術方案來實現的。一種皮秒激光玻璃焊接系統，包括皮秒激光器，用于發射激光束；光學傳導系統，所述光學傳導系統位于所述皮秒激光器的一側；振鏡掃描系統，所述振鏡掃描系統位于所述光學傳導系統的下方；以及工作臺和夾具，其中，所述夾具設于所述工作臺上并位于所述振鏡掃描系統的下方，所述夾具用于固定待焊接玻璃式樣；所述激光束經過所述光學傳導系統后入射至所述振鏡掃描系統，所述振鏡掃描系統用于對所述激光束進行聚焦處理，使所述激光束在所述待焊接玻璃式樣中的交界面形成光斑，并利用所述光斑對所述待焊接玻璃式樣進行焊接。在一種實施方式中，所述夾具包括：一個固定定位塊和一個活動定位塊，位于所述待焊接玻璃式樣的水平方向，用于將所述待焊接玻璃式樣夾在所述固定定位塊和所述活動定位塊之間以保持所述待焊接玻璃式樣水平；以及一個上壓板和一個下壓板，所述上壓板和所述下壓板的中間鏤空以露出所述待焊接玻璃樣式，所述上、下壓板用于使所述待焊接玻璃式樣上下緊密貼合。在一種實施方式中，所述上壓板的中間具有一個橫梁，所述固定定位塊壓在所述橫梁處。在一種實施方式中，所述待焊接玻璃式樣高于所述工作臺至少10cm。在一種實施方式中，所述皮秒激光器為皮秒紅外激光器，功率為50W，所述激光束的波長為1064nm，脈寬范圍為30ps，重復頻率的變化范圍為10kHz～10000kHz。在一種實施方式中，所述待焊接玻璃式樣的厚度范圍為1mm—4mm。在一種實施方式中，所述待焊接玻璃式樣的材質為：普通鈉鈣硅酸鹽玻璃、低堿硼硅酸鹽玻璃或者稀土摻雜硼硅酸鹽玻璃。與現有技術相比，本技術提供的皮秒激光玻璃焊接系統通過選用皮秒量級的超短脈沖激光可以實現無焊料添加的玻璃焊接效果，避免因添加涂層和焊料而導致玻璃性能改變，避免了焊接玻璃在使用過程中易老化和被腐蝕等缺點。夾具采用鏤空的方式，使得激光束透過待焊接玻璃式樣，并且加工臺的高度高于10cm，待焊接玻璃式樣不會受到工作臺反射的激光的影響。上述說明僅是本技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本技術的上述和其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。附圖說明圖1為本技術實施例提供的皮秒激光玻璃焊接系統的結構示意圖。圖2是本技術實施例中夾具和工作臺的立體分解圖。圖3是本技術實施例提供的夾具和工作臺的正面視圖。具體實施方式為了便于理解本技術，下面將參照相關附圖對本技術進行更全面的描述。附圖中給出了本技術的較佳實施方式。但是，本技術可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本技術的公開內容理解的更加透徹全面。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本技術的
的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本技術的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本技術。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。請參閱圖1，圖1是本技術實施例提供的皮秒激光玻璃焊接系統100的結構示意圖。皮秒激光玻璃焊接系統100包括皮秒激光器10、光學傳導系統20、振鏡掃描系統30、工作臺40、夾具50。皮秒激光器10位于光學傳導系統20的一側，振鏡掃描系統30位于光學傳導系統20的下方，工作臺40位于振鏡掃描系統30的下方，夾具50設于工作臺40上并位于振鏡掃描系統30的下方，夾具50用于水平固定待焊接玻璃式樣60，待焊接玻璃式樣60包括兩片準備焊接在一起的玻璃，兩片玻璃緊密貼合，形成一個交界面，之后的焊接加工均在該交界面上進行。在本實施例中，皮秒激光器10為皮秒紅外激光器，功率為50W，激光束的波長為1064nm，脈寬為30ps，重復頻率的變化范圍為10kHz—10000kHz，以非接觸方式實現待焊接玻璃式樣60的焊接。待焊接玻璃式樣60為普通的鈉鈣硅酸鹽玻璃，待焊接玻璃式樣的厚度范圍為1mm—4mm，可以理解，本技術同樣適用于其他類型或厚度的待焊接玻璃式樣，例如低堿硼硅酸鹽玻璃、稀土摻雜硼硅酸鹽玻璃等。本技術實施例提供的皮秒激光玻璃焊接系統100的焊接原理為：通過皮秒激光器10發射激光束，發射的激光束經過光學傳導系統20后入射至振鏡掃描系統30，通過振鏡掃描系統30對激光束進行聚焦處理，使激光束在由夾具50固定的待焊接的兩個玻璃片構成的玻璃式樣60的交界面處形成光斑，并利用聚焦光斑對待焊接玻璃式樣60進行焊接，優選地，采用振鏡走點陣的加工方式進行焊接。振鏡掃描系統30對于待焊接玻璃式樣60可設定相應的工藝參數進行焊接，工藝參數包括激光頻率、激光功率、點陣間距、開關光延時及焦點位置等。激光焊接過程中，高能量密度的激光束聚焦到待焊接玻璃式樣60的交界面處，由于皮秒激光具有很高的峰值功率，致使待焊接玻璃式樣60對于皮秒激光產生非線性吸收作用，從而引起光致電離、熔融、凝固的過程，實現兩個玻璃片焊接在一起的焊接效果。在焊接過程中，可調節工藝參數以達到最優的焊接效果。請參閱圖2和圖3，在焊接過程中，通過夾具50使待焊接玻璃式樣60水平固定。夾具50包括固定定位塊51、活動定位塊52、上壓板53、下壓板54。固定定位塊51和固定平臺510是固定在一起的，具體地，固定定位塊51通過螺絲固定在固定平臺510上，其下壓部512壓在上壓板53上。固定平臺510位于工作臺40的上方。固定定位塊51和活動定位塊52共同固定待焊接玻璃式樣60，保持待焊接玻璃式樣60水平。上壓板53的中間具有一個橫梁530，其它區域上下鏤空，下壓板54除橫梁530之外，其它結構和上壓板53相同，也是中間上下鏤空。下壓部512壓在上壓板53的橫梁530上以壓緊上壓板53。橫梁530的寬度可根據需要設置。上壓板53位于上方，下壓板54位于下方，共同壓緊待焊接玻璃式樣60，并使其在交界處貼合得足夠緊密，保證焊接效果。最后還可根據需要對待焊接玻璃式樣60的邊緣進行焊接封裝。激光束聚焦在待焊接玻璃式樣60的交界面，優選地，保持焊接位置懸空，例如，上壓板53和下壓板54中間鏤空使得激光的工作區域鏤空，防止反射光影響待焊接玻璃式樣60的焊接效果。優選地，待焊接玻璃式樣60到工作臺40的高度高于10cm。本技術實施例提本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種皮秒激光玻璃焊接系統，其特征在于，包括：皮秒激光器，用于發射激光束；光學傳導系統，所述光學傳導系統位于所述皮秒激光器的一側；振鏡掃描系統，所述振鏡掃描系統位于所述光學傳導系統的下方；以及工作臺和夾具，其中，所述夾具設于所述工作臺上并位于所述振鏡掃描系統的下方，所述夾具用于固定待焊接玻璃式樣；所述激光束經過所述光學傳導系統后入射至所述振鏡掃描系統，所述振鏡掃描系統用于對所述激光束進行聚焦處理，使所述激光束在所述待焊接玻璃式樣中的交界面形成光斑，并利用所述光斑對所述待焊接玻璃式樣進行焊接。

【技術特征摘要】
1.一種皮秒激光玻璃焊接系統，其特征在于，包括：皮秒激光器，用于發射激光束；光學傳導系統，所述光學傳導系統位于所述皮秒激光器的一側；振鏡掃描系統，所述振鏡掃描系統位于所述光學傳導系統的下方；以及工作臺和夾具，其中，所述夾具設于所述工作臺上并位于所述振鏡掃描系統的下方，所述夾具用于固定待焊接玻璃式樣；所述激光束經過所述光學傳導系統后入射至所述振鏡掃描系統，所述振鏡掃描系統用于對所述激光束進行聚焦處理，使所述激光束在所述待焊接玻璃式樣中的交界面形成光斑，并利用所述光斑對所述待焊接玻璃式樣進行焊接。2.如權利要求1所述的皮秒激光玻璃焊接系統，其特征在于，所述夾具包括：一個固定定位塊和一個活動定位塊，位于所述待焊接玻璃式樣的水平方向，用于將所述待焊接玻璃式樣夾在所述固定定位塊和所述活動定位塊之間以保持所述待焊接玻璃式樣水平；以及一個上壓板和一個下壓板，所述上壓板和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張慶茂，張潔娟，郭亮，王昊，
申請(專利權)人：華南師范大學，
類型：新型
國別省市：廣東,44