Anwendung des Laser-Präzisionspunktschweißens in der Unterhaltungselektronikindustrie
In den letzten Jahren hat der Wettbewerb auf dem Markt für Unterhaltungselektronik deutlich zugenommen, weshalb Hersteller von Elektronikprodukten höhere Anforderungen an ihre Produkte stellen. Traditionelle Verarbeitungsmethoden sind anfällig für instabile Produktqualität, Bauteilschmelzen, Schwierigkeiten bei der Bildung von Schweißpunkten und geringe Ausbeuten. Die Laserbearbeitungstechnologie bietet Herstellern von Elektronikprodukten eine schnelle Lösung für diese Probleme. Bei der Herstellung von High-End-Elektronikprodukten spielt die Laserbearbeitung eine wichtige Rolle bei der Optimierung des Produktvolumens und der Verbesserung der Qualität, wodurch die Produkte leichter, dünner und stabiler werden. Berichten zufolge werden Lasertechnologie (mit über 20 verschiedenen Verfahren) und die dazugehörige Fertigungsausrüstung in rund 70 % der Verarbeitungs- und Fertigungsschritte von Elektronikprodukten eingesetzt.
Aktuell wird das Laserpräzisionspunktschweißen hauptsächlich für Gehäuse elektronischer Produkte, Abschirmabdeckungen, USB-Anschlüsse, leitfähige Patches usw. eingesetzt. Es bietet Vorteile wie geringe thermische Verformung, präzise Kontrolle von Arbeitsbereich und Position, hohe Schweißqualität, die Möglichkeit zum Schweißen unterschiedlicher Materialien und einfache Automatisierung. Allerdings müssen für das Schweißen verschiedener Materialien unterschiedliche Schweißverfahren angewendet werden.
Auf Grundlage der Ergebnisse zahlreicher Experimente haben Schweißingenieure die optimalen Parameter zusammengefasst.LaserpräzisionspunktschweißenVerfahren für verschiedene Materialien wie hochreflektierende Materialien, dünne Metallbleche und ungleiche Materialien bei der Herstellung und Fertigung von Unterhaltungselektronik.
1. Laserpräzisionspunktschweißverfahren für hochreflektierende Materialien
Beim Schweißen hochreflektierender Materialien wie Aluminium und Kupfer haben unterschiedliche Schweißwellenformen einen erheblichen Einfluss auf die Schweißqualität. Mit einer Laserwellenform mit Vorimpuls lässt sich die hohe Reflektivität überwinden. Die kurzzeitig hohe Spitzenleistung verändert den Oberflächenzustand des Metalls rasch, erhöht dessen Temperatur bis zum Schmelzpunkt und reduziert so die Reflektivität der Oberfläche, wodurch die Energieausnutzung verbessert wird. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit von Materialien wie Kupfer und Aluminium optimiert zudem die Verwendung einer langsam abklingenden Wellenform das Erscheinungsbild der Schweißpunkte.
Andererseits nimmt die Laserabsorptionsrate von Materialien wie Gold, Silber, Kupfer und Stahl mit zunehmender Wellenlänge ab. Bei Kupfer liegt die Absorptionsrate bei einer Laserwellenlänge von 532 nm bei etwa 40 %. Ein Vergleich der Eigenschaften von Infrarot- und grünen Lasern zeigt, dass Infrarotlaser einen größeren Fokusdurchmesser, eine geringere Fokustiefe und eine niedrigere Absorptionsrate in Rotkupfer aufweisen; grüne Laser hingegen einen kleineren Fokusdurchmesser, eine größere Fokustiefe und eine höhere Absorptionsrate in Rotkupfer. Beim Pulspunktschweißen von Rotkupfer mit Infrarot- bzw. grünen Lasern zeigt sich, dass die Größe desSchweißpunkte nach dem SchweißenDas Schweißen mit Infrarotlasern ist ungleichmäßig, während die mit grünen Lasern erzeugten Schweißpunkte eine gleichmäßigere Größe und Tiefe aufweisen und eine glatte Oberfläche besitzen (Abbildungen 1–2). Das Schweißen mit grünen Lasern führt zu stabileren Ergebnissen, und die benötigte Spitzenleistung ist mehr als halb so hoch wie bei Infrarotlasern.
2. Laserpräzisionspunktschweißverfahren für dünne Metallbleche
Beim Schweißen dünner Metallbleche mit herkömmlichen Millisekundenlasern kommt es häufig zu Durchschweißungen und relativ großen Schweißpunkten. Aufgrund ihrer Instabilität und geringen Laserabsorption im Festkörperzustand treten bei hochreflektierenden Materialien oft Spritzer, unvollständige Schweißung und andere Phänomene auf. Um die Schweißprobleme dünner Bleche und hochreflektierender Metalle zu lösen, werden Faserlaser im QCW/CW-Modus analog und digital moduliert. Ein einziger Trigger ermöglicht die Erzeugung von N Pulsen und somit das Schweißen eines einzelnen Punktes.Mehrpulsschweißenmit geringerer Leistung.
3. Laserpräzisionspunktschweißverfahren für unterschiedliche Werkstoffe
Beim Laserschweißen dünner, ungleichartiger Werkstoffe treten häufig Probleme wie unzureichende Schweißung, Risse und geringe Festigkeit der Verbindung auf. Dies liegt an den großen Unterschieden in den physikalischen Eigenschaften der beiden Werkstoffe, ihrer geringen gegenseitigen Löslichkeit und ihrer Neigung zur Bildung spröder intermetallischer Verbindungen, welche die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung stark beeinträchtigen. Der Einsatz eines Nanosekundenlasers mit hoher Strahlqualität durch Hochgeschwindigkeitsscanning ermöglicht die präzise Steuerung der Wärmeeinbringung, um die Bildung intermetallischer Verbindungen zu hemmen, das Überlappschweißen dünner, ungleichartiger Bleche zu realisieren und die Schweißnahtbildung sowie die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
Gängige Arten des Präzisionsschweißens
Welche Arten des Präzisionsschweißens gibt es? Im Bereich des Schweißens zählen Präzisionswiderstandsschweißen, Laserschweißen, Ultraschallschweißen und Mikropunktschweißen zu den gängigen Präzisionsschweißverfahren. Aufgrund der besonderen Eigenschaften von Lasern bietet das Präzisionslaserschweißen im Vergleich zu anderen Schweißverfahren Vorteile wie hohe Effizienz, Umweltfreundlichkeit und hohe Bearbeitungsgenauigkeit.
Hauptanwendungen des Laser-Präzisionspunktschweißens
Wo wird das Laserpräzisionspunktschweißen hauptsächlich eingesetzt? Aktuell wird das Laserpräzisionspunktschweißen zum präzisen Schweißen verschiedener kleiner und wärmeempfindlicher Teile wie Schmuck, Uhrfedern und Anschlüsse integrierter Schaltungen verwendet. Es eignet sich für Branchen wie Optoelektronik, Elektronik, Kommunikation, Maschinenbau, Automobilindustrie, Rüstungsindustrie und Goldschmiedekunst. Als eine Art des Laserschweißens ist das Laserpräzisionspunktschweißen ein neues Schweißverfahren. Im Vergleich zum traditionellen Widerstandspunktschweißen bietet es einzigartige Vorteile. Durch die Verwendung eines Lasers als Wärmequelle ist das Punktschweißen schnell, präzise, mit geringem Wärmeeintrag und minimaler Werkstückverformung. Laser sind gut zugänglich, wodurch Positions- und Strukturbeschränkungen beim Punktschweißen reduziert werden. Sie benötigen keine umfangreiche Zusatzausrüstung, können sich schnell an Produktänderungen anpassen und den Marktanforderungen gerecht werden. Mit der rasanten Entwicklung der chinesischen Wirtschaft und der kontinuierlichen Verbesserung des wissenschaftlichen und technologischen Niveaus wird die Entwicklung des Laserpräzisionspunktschweißens weiter voranschreiten.Laserpräzisions-Punktschweißtechnologiehat rasante Fortschritte erzielt. Aufgrund seiner Vorteile wie hoher Schweißgenauigkeit und hoher Schweißgeschwindigkeit findet es breite Anwendung bei der Bearbeitung dünner Metallbleche.
Vorteile des Laserpräzisionsschweißens
Zunächst wollen wir die Vorteile des Laserpräzisionsschweißens verstehen:
- Es ermöglicht das Schweißen verschiedener Trajektorien. Laser weisen eine starke Richtwirkung auf, wodurch auch beim Schweißen unregelmäßiger Materialien gute Ergebnisse erzielt werden.
- Festes Schweißen. Nach der Fokussierung ist der Laserfleck klein und weist eine hohe Energiedichte auf, wodurch der Strahl in kürzester Zeit einen Wärmequellenbereich erzeugt. Nach dem Schmelzen, Abkühlen und Kristallisieren entsteht eine feste Schweißnaht mit einem festen Schweißpunkt.
- Hohe Schweißgenauigkeit. Die Verteilung der Laserenergie weist zeitliche und räumliche Eigenschaften auf, wodurch der Strahl in mehrere optische Pfade für simultane Bearbeitungsvorgänge aufgeteilt werden kann und somit eine hohe Schweißgenauigkeit gewährleistet wird.
- Hohe Schweißgeschwindigkeit. Lasertechnologie wird mit computergesteuerter CNC-Technologie kombiniert. Die Systemintegration umfasst die Echtzeit-Erkennung und -Rückmeldung der wichtigsten Anlagenkomponenten und Bewegungssteuerungssysteme. Dies beschleunigt die Informationsverarbeitung und verbessert die Schweißeffizienz.
Veröffentlichungsdatum: 13. November 2025
