Fém hegesztése üveghez - lehetséges!

Fém hegesztése üveghez – lehetséges!

Habár az „ellentétek vonzzák egymást” típusú kapcsolatok nem hoznak létre erős kötést a magánéletben, a skóciai Heriot-Watt Egyetem tudósai ezt most mégis valóra váltották a hegesztéstechnikában. Egy új eljárással sikeresen hegesztettek össze rendkívül eltérő anyagokat.

Lézeres mikrohegesztő rendszer segítségével különböző, optikai eszközökhöz használt anyagokat (például kvarcot, boroszilikát üveget és zafírt) próbáltak meg összehegeszteni olyan fémekkel, mint az alumínium, titán és a rozsdamentes acél.

A kísérletek sikerrel jártak, és ez hamarosan új dimenziókat nyithat az ipari termelés számos területén.

De hogyan…?

A tudományos kísérlethez úgynevezett Heriot-Watt lézerrendszert használtak, amelynek lényege, hogy nagyon rövid és ultragyors pulzáló infravörös sávot hoz létre az anyagok között, így biztosítva az összeolvadást.

A folyamat a lézer hihetetlenül rövid impulzusain alapul, melyek csak néhány pikoszekundumig tartanak. Összehasonlításképpen egy pikoszekundum egy másodperchez képest olyan, mint egy másodperc 30.000 évhez képest.

Az eljárás során a hegesztendő darabok szorosan illeszkednek, és a lézer az optikai eszközökhöz használt anyagon át (pl. szilícium-oxid) fókuszálva létrehoz egy nagyon kicsi és egyben rendkívül intenzív hőteljesítményű pontot a két anyag közötti felületen.

Különböző anyagok (fém - üveg) összehegesztése lézerrel

1. kép Spirál alakú varrat az üveg-fém felüleleten

Az eljárással megawatt nagyságrendű csúcsteljesítményt értek el egy néhány mikronos területen. Olyan mikroplazma jött így létre, amely egy apró gömbvillámhoz hasonlítható. Mindez az anyag belsejében, egy erősen korlátozott olvadékterülettel körülvéve.

Tartós-e az eredmény?

Duncan Hand professzor, a Heriot-Watt Egyetem EPSRC Központjának igazgatója elmondta: „Ezidáig nagyon nehéz volt a különböző anyagok, mint például az üveg és fém összehegesztése eltérő termikus tulajdonságaik miatt – a magas hőmérséklet és a nagyon eltérő hőterhelés az üveg törését eredményezi. Az üveg és a fémek összehegesztése nagy előrelépést jelent a gyártás és a tervezés területén.”

Jelenleg az üveget és fémet egyaránt tartalmazó eszközök darabjait leggyakrabban ragasztóval rögzítik egymáshoz. Ennek felvitele nem egyenletes, és az illesztett darabok fokozatosan elcsúszhatnak, elmozdulhatnak. A vegyi anyagok szintén problémát jelenthetnek – a ragasztóból származó szerves vegyszerek fokozatosan felszabadulhatnak, és csökkenthetik a termék élettartamát, nem is beszélve arról, hogy ez a folyamat beszennyezheti a steril környezetet is.

Az eredmények megvitatásakor a kutatók arra a kissé ellentmondó megállapításra jutottak, hogy az olvadék körüli kisebb repedések (különösen az üvegben) a hegesztés jó minőségét mutatják. Ezek az üveg és a fém közötti hőtágulás jelentős különbsége miatt keletkeznek az üveg a megrepedéssel adja le a hűtés során fellépő belső feszültséget. „A repedés nem a hegesztett kötés szilárdságának csökkenését jelzi” hangsúlyozzák a kutatók. Hozzáteszik, hogy egy megbízható hegesztési folyamat kifejlesztésének érdekében további, a hőtágulást csökkentő eljárásokat kikísérletezésén kell dolgozni.

A Heriot-Watt lézerrendszerrel hegesztett darabokat -50 és 90°C közötti hőmérsékleten tesztelték, és a varratok sértetlenek maradtak. Ez azt jelenti, hogy egyértelműen elég szilárdak ahhoz, hogy megbirkózzanak az extrém körülményekkel.

Az eljárás működési elve

2. kép Az eltérő anyagok – üveg és fém – közvetlen hegesztésének működési elve

A speciális hegesztési eljárás jelentősége

Az új eljárásnak óriási jelentősége lehet a gyártó iparágakban, melyek rendszeresen ötvözik ezeket a nyersanyagokat, úgymint:

  • repülőgép- és űripar,
  • honvédség,
  • energiaipar,
  • elektronika,
  • optikai technológia,
  • egészségügy.

Bár ez a technológia kereskedelmi forgalomban még nem elérhető, a Heriot-Watt tudósai tárgyalásokat folytatnak több konzorciummal is. Az együttműködésben arra törekszenek, hogy létrejöjjön egy prototípus, amely megalapozza majd a kereskedelmi értékesítést.

 

 

Forrás: https://www.canadianmetalworking.com/news/welding/scientists-weld-glass-metal-using-pulsed-laser-system

https://ceramics.org/ceramic-tech-today/materials-innovations/welding-glass-to-metal-breakthrough-expands-realm-of-manufacturing-possibilities

https://www.encompass-inc.com/heriot-watt-laser-system-welding-manufacturing/#prettyPhoto

https://www.hw.ac.uk/schools/engineering-physical-sciences/institutes/photonics-quantum-sciences/welding-glass-to-metal.htm

Tetszett a bejegyzés?

Akkor

  • ossza meg ismerőseivel az asztali gépen balra ←, mobil eszközökön lent ↓ található megosztásgombok segítségével, és
  • iratkozzon fel levelezőlistánkra itt, hogy ne maradjon le a többiről sem.

Köszönjük!

FELIRATKOZÁS

Az iparági és céges hírekről, ajánlatokról...

ELÉRHETŐSÉGEK

2142 Nagytarcsa,
Alsó Ipari krt. 6., G épület

Telefon: +36 28 200 280
Szerviz hotline: +36 20 365 2447

E-mail: info@cloos.hu
Részletes elérhetőségek: Kapcsolat

GINOP banner

Pin It on Pinterest

Share This