การประยุกต์ใช้การเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงในอุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภค
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การแข่งขันในตลาดเครื่องใช้ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคทวีความรุนแรงมากขึ้น ทำให้ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์กำหนดข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับผลิตภัณฑ์ของตน วิธีการผลิตแบบดั้งเดิมมักส่งผลให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ไม่คงที่ ชิ้นส่วนหลอมละลาย การเชื่อมที่ไม่เป็นระเบียบ และอัตราผลผลิตต่ำ การเกิดขึ้นของเทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์สามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้อย่างรวดเร็วสำหรับผู้ผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ในการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับไฮเอนด์ การประมวลผลด้วยเลเซอร์มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มปริมาณผลิตภัณฑ์และปรับปรุงคุณภาพ ทำให้ผลิตภัณฑ์มีน้ำหนักเบา บางลง และมีความเสถียรมากขึ้น มีรายงานว่าเทคโนโลยีเลเซอร์ (มากกว่า 20 กระบวนการที่แตกต่างกัน) และอุปกรณ์การผลิตที่เกี่ยวข้องถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิตและแปรรูปผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ประมาณ 70%
ปัจจุบัน การเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงนั้น ส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้กับตัวเรือนผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ฝาครอบป้องกัน ขั้วต่อ USB แผ่นนำไฟฟ้า ฯลฯ มีข้อดีหลายประการ เช่น การเสียรูปจากความร้อนน้อย การควบคุมพื้นที่และตำแหน่งการทำงานได้อย่างแม่นยำ คุณภาพการเชื่อมสูง สามารถเชื่อมวัสดุต่างชนิดกันได้ และง่ายต่อการทำงานแบบอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องใช้วิธีการเชื่อมที่แตกต่างกันเมื่อเชื่อมวัสดุที่แตกต่างกัน
จากผลการทดลองจำนวนมาก วิศวกรด้านการเชื่อมได้สรุปค่าที่เหมาะสมที่สุดออกมาการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงวิธีการสำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน เช่น วัสดุสะท้อนแสงสูง แผ่นโลหะบาง และวัสดุต่างชนิดกัน ในกระบวนการผลิตและประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค
1. วิธีการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงสำหรับวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง
ในการเชื่อมวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง เช่น อะลูมิเนียมและทองแดง รูปแบบคลื่นการเชื่อมที่แตกต่างกันจะมีผลอย่างมากต่อคุณภาพการเชื่อม การใช้รูปแบบคลื่นเลเซอร์ที่มีจุดสูงสุดก่อน (pre-spike) สามารถช่วยลดอุปสรรคการสะท้อนแสงสูงได้ พลังงานสูงสุดในทันทีสามารถเปลี่ยนสถานะพื้นผิวโลหะได้อย่างรวดเร็ว ทำให้เพิ่มอุณหภูมิไปจนถึงจุดหลอมเหลว ซึ่งจะช่วยลดการสะท้อนแสงของพื้นผิวโลหะและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน นอกจากนี้ เนื่องจากวัสดุอย่างทองแดงและอะลูมิเนียมมีการนำความร้อนสูง การใช้รูปแบบคลื่นที่มีการลดลงอย่างช้าๆ สามารถปรับปรุงลักษณะของรอยเชื่อมให้ดีขึ้นได้
ในทางกลับกัน อัตราการดูดซับเลเซอร์ของวัสดุต่างๆ เช่น ทอง เงิน ทองแดง และเหล็ก จะลดลงเมื่อความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น สำหรับทองแดง เมื่อความยาวคลื่นเลเซอร์อยู่ที่ 532 นาโนเมตร อัตราการดูดซับของทองแดงจะอยู่ที่ประมาณ 40% การวิเคราะห์เปรียบเทียบคุณลักษณะของเลเซอร์อินฟราเรดและเลเซอร์สีเขียวแสดงให้เห็นว่า เลเซอร์อินฟราเรดมีขนาดจุดใหญ่กว่า ความลึกโฟกัสสั้นกว่า และอัตราการดูดซับของทองแดงแดงต่ำกว่า ในขณะที่เลเซอร์สีเขียวมีขนาดจุดเล็กกว่า ความลึกโฟกัสยาวกว่า และอัตราการดูดซับของทองแดงแดงสูงกว่า เมื่อทำการเชื่อมจุดแบบพัลส์บนทองแดงแดงโดยใช้เลเซอร์อินฟราเรดและเลเซอร์สีเขียวตามลำดับ พบว่าขนาดของจุดเชื่อมนั้นแตกต่างกันรอยเชื่อมหลังจากเชื่อมเสร็จแล้วการเชื่อมด้วยเลเซอร์อินฟราเรดให้ผลลัพธ์ที่ไม่สม่ำเสมอ ในขณะที่จุดเชื่อมที่เกิดจากเลเซอร์สีเขียวมีขนาดสม่ำเสมอกว่า ความลึกสม่ำเสมอกว่า และพื้นผิวเรียบกว่า (ภาพที่ 1-2) การเชื่อมด้วยเลเซอร์สีเขียวให้ผลลัพธ์ที่เสถียรกว่า และกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ต้องการนั้นต่ำกว่าเลเซอร์อินฟราเรดมากกว่าครึ่ง
2. วิธีการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงสำหรับแผ่นโลหะบาง
เมื่อใช้เลเซอร์มิลลิวินาทีแบบดั้งเดิมในการเชื่อมแผ่นโลหะบาง วัสดุมักจะทะลุทะลวงได้ง่าย และจุดเชื่อมจะมีขนาดค่อนข้างใหญ่ เนื่องจากความไม่เสถียรและอัตราการดูดซับเลเซอร์ต่ำในสถานะของแข็ง วัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูงมักจะเกิดการกระเด็น การเชื่อมไม่สมบูรณ์ และปรากฏการณ์อื่นๆ ระหว่างการเชื่อม เพื่อแก้ปัญหาความยากลำบากในการเชื่อมแผ่นโลหะบางและโลหะที่มีการสะท้อนแสงสูง จึงได้ทำการมอดูเลตแบบอนาล็อกและดิจิทัลตามลำดับในโหมด QCW/CW ของเลเซอร์ไฟเบอร์ การกระตุ้นเพียงครั้งเดียวสามารถสร้างเอาต์พุตพัลส์ได้ N พัลส์ ทำให้สามารถเชื่อมจุดเดียวได้การเชื่อมแบบหลายพัลส์ด้วยกำลังไฟที่ต่ำกว่า
3. วิธีการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงสำหรับวัสดุต่างชนิดกัน
เมื่อทำการเชื่อมด้วยเลเซอร์กับวัสดุต่างชนิดที่มีความบาง ปัญหาต่างๆ เช่น การเชื่อมไม่สมบูรณ์ รอยแตก และความแข็งแรงของรอยเชื่อมต่ำ มักเกิดขึ้นได้ เนื่องจากวัสดุทั้งสองมีคุณสมบัติทางกายภาพแตกต่างกันมาก มีความสามารถในการละลายร่วมกันต่ำ และมีแนวโน้มที่จะเกิดสารประกอบโลหะระหว่างกันที่เปราะบาง ซึ่งจะลดคุณสมบัติทางกลของรอยเชื่อมลงอย่างมาก การใช้เลเซอร์นาโนวินาทีที่มีคุณภาพลำแสงสูงผ่านการสแกนความเร็วสูง สามารถควบคุมปริมาณความร้อนได้อย่างแม่นยำเพื่อยับยั้งการเกิดสารประกอบโลหะระหว่างกัน ทำให้สามารถเชื่อมแผ่นโลหะต่างชนิดที่มีความบางแบบซ้อนทับกันได้ และปรับปรุงการขึ้นรูปของรอยเชื่อมและคุณสมบัติทางกลให้ดีขึ้น
ประเภททั่วไปของการเชื่อมแบบแม่นยำ
การเชื่อมแบบแม่นยำมีกี่ประเภทที่พบได้ทั่วไป? ในด้านการเชื่อม การเชื่อมแบบแม่นยำที่พบได้ทั่วไปส่วนใหญ่ได้แก่ การเชื่อมแบบต้านทานไฟฟ้าแม่นยำ การเชื่อมด้วยเลเซอร์ การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิค และการเชื่อมจุดด้วยไมโครอาร์ค เนื่องจากคุณลักษณะเฉพาะของเลเซอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการเชื่อมอื่นๆ การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบแม่นยำจึงมีข้อดีคือ ประสิทธิภาพสูง เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และมีความแม่นยำในการประมวลผลสูง
การใช้งานหลักของการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง
การเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงนั้นใช้ในงานใดบ้างเป็นหลัก? ปัจจุบัน การเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงสามารถใช้สำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนขนาดเล็กและไวต่อความร้อนต่างๆ เช่น เครื่องประดับ สปริงนาฬิกา และขาของวงจรรวม เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุปกรณ์อิเล็กโทรออปติก อิเล็กทรอนิกส์ การสื่อสาร เครื่องจักร ยานยนต์ อุตสาหกรรมทางทหาร และเครื่องประดับทองคำ การเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงเป็นวิธีการเชื่อมแบบใหม่เมื่อเทียบกับการเชื่อมจุดด้วยความต้านทานแบบดั้งเดิม การเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงมีข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์ โดยใช้เลเซอร์เป็นแหล่งความร้อน การเชื่อมจุดจึงรวดเร็ว แม่นยำ มีความร้อนต่ำ และชิ้นงานเสียรูปน้อย เลเซอร์สามารถเข้าถึงได้ง่าย ซึ่งช่วยลดข้อจำกัดด้านตำแหน่งและโครงสร้างระหว่างการเชื่อมจุด ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เสริมจำนวนมาก สามารถปรับเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ได้อย่างรวดเร็ว และตอบสนองความต้องการของตลาด ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเศรษฐกิจจีนและการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของระดับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การพัฒนาของเทคโนโลยีการเชื่อมจุดด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว เนื่องจากมีข้อดีคือความแม่นยำในการเชื่อมสูงและความเร็วในการเชื่อมสูง จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปวัสดุแผ่นโลหะบาง
ข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง
อันดับแรก เรามาทำความเข้าใจข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงกันก่อน:
- สามารถเชื่อมชิ้นงานที่มีทิศทางหลากหลายได้ เลเซอร์มีทิศทางที่แม่นยำสูง ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีในการเชื่อมวัสดุที่มีรูปทรงไม่สม่ำเสมอ
- การเชื่อมที่แข็งแรง หลังจากปรับโฟกัสแล้ว จุดเลเซอร์จะมีขนาดเล็กแต่มีความหนาแน่นพลังงานสูง ทำให้ลำแสงสร้างบริเวณแหล่งความร้อนได้อย่างรวดเร็ว หลังจากหลอมละลาย เย็นตัว และตกผลึกแล้ว จะได้รอยเชื่อมและจุดเชื่อมที่แข็งแรง
- ความแม่นยำในการเชื่อมสูง การกระจายพลังงานเลเซอร์มีลักษณะเฉพาะทั้งในเชิงเวลาและเชิงพื้นที่ ทำให้สามารถแบ่งลำแสงออกเป็นเส้นทางแสงหลายเส้นทางสำหรับการดำเนินการประมวลผลพร้อมกัน ซึ่งเป็นการรับประกันที่แข็งแกร่งสำหรับความแม่นยำในการเชื่อม
- ความเร็วในการเชื่อมสูง เทคโนโลยีเลเซอร์ผสานกับเทคโนโลยี CNC ด้วยคอมพิวเตอร์ ในส่วนของการตรวจจับอุปกรณ์หลักและระบบควบคุมการเคลื่อนที่ การบูรณาการระบบประกอบด้วยการตรวจจับแบบเรียลไทม์และการประมวลผลข้อมูลป้อนกลับ ซึ่งช่วยเร่งความเร็วในการประมวลผลข้อมูลของระบบและเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อม
วันที่เผยแพร่: 13 พฤศจิกายน 2025
