Высокопрочное бесклеевое соединение стекол с различными материалами прецизионной лазерной сваркой

Научная библиотека Комментарии к записи Высокопрочное бесклеевое соединение стекол с различными материалами прецизионной лазерной сваркой отключены

Липатьева Т.О.1, Федотов С.С.1, Липатьев А.С.1, Лотарев С.В.1, Рябов К.В.2, Шахгильдян Г.Ю.1, Сигаев В.Н. 1 // Стекло: наука и практика (GlasSP2021). сборник тезисов Третьей Российской конференции с международным участием. Институт химии силикатов им. И.В.Гребенщикова РАН. Санкт-Петербург, 2021. С. 169.

Технологии прочного и надежного соединения прозрачных стекол и кристаллов друг с другом, а также с металлами представляют большой интерес при создании компонентов аэрокосмической техники, волоконных устройств, лазерных систем высокой мощности и устройств, работающих в высоотемпературных или химически агрессивных условиях [1]. Особую актуальность приобрели исследования сварки различных материалов с помощью сфокусированных лазерных импульсов фемто- или пикосекундной длительности, так как этот многообещающий метод обеспечивает надежное соединение без использования дополнительных материалов — клея или припоев [2]. Исследования влияния параметров лазерной обработки на характеристики сварного шва позволили установить общие закономерности и особенности фемтосекундной лазерной сварки стекол друг с другом и зарекомендовали ее как эффективный способ сварки [3]. Вместе с тем возможности сварки ультракороткими импульсами стекол с металлами [4] остаются недостаточно изученными.

В данной работе проведена фемтосекундная лазерная сварка кварцевого стекла марки КУ-1 c железо-никелевым сплавом инвар 64Fe36Ni, сталью марки 316Л и кристаллом 0.3 ат.% Nd:YAG. Для сварки был использован фемтосекундный лазер Pharos SP, генерирующий 1030 нм импульсы длительностью 180-1200 фс с частотой следования 1 МГц и энергией до 3 мкДж. Заготовки стекол и кристаллов полировали с двух сторон, заготовки металлов – с одной. Для уменьшения зазора между свариваемыми поверхностями в части экспериментов использовали пластиковую прижимную оправку. Лазерный пучок фокусировали асферической линзой (N.A. = 0,25 или 0,16) через стекло на глубину 0-360 мкм ниже поверхности контакта образцов. Свариваемые материалы перемещались относительно пучка с помощью моторизованной 3D платформы Aerotech ABL1000 со скоростью до 1 мм/с по траектории из 30 параллельных прямолинейных сварных швов длиной 3 мм с шагом 100 мкм. Для анализа сварных соединений использовались оптический микроскоп Olympus BX51 и испытательная разрывная машина Shimadzu AGS-X.

В результате сварки получены образцы бесклеевых соединений кварцевое стекло- инвар, кварцевое стекло-сталь, кварцевое стекло-кристалл Nd:YAG с практически полным отсутствием трещин в зоне сварки. В случае сварки кварцевого стекла с инваром за счет близости температурных коэффициентов линейного расширения достигнут уровень прочности на сдвиг в 26 МПа для площади, в которой сварной шов занимал около 20%. Ожидается, что уменьшением расстояния между сварными швами возможно добиться более высоких прочностных характеристик соединения.

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.rf.mail@yandex.ru

Back to Top