研究目的
为了在使用玻璃纤维作为填充材料对熔融石英进行激光焊接时，实现明确的焊缝熔深和热影响区，这对光学元件的生产至关重要。
研究成果
该研究成功开发出一种使用二氧化碳激光器和玻璃纤维作为填充材料焊接熔融石英的工艺窗口，实现了明确的焊缝熔深和热影响区控制。该工艺具有高度可重复性，可替代基于人工燃气火焰的传统工艺，使玻璃焊接应用能够实现高度自动化。
研究不足
该仿真工具未考虑蒸发效应，这是预测精确工艺窗口的一个局限性。实验装置需要精确控制工艺参数以避免过热并确保焊接质量。
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[美国激光学会ICALEO? 2016：第35届激光与电光应用国际会议 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 激光与电光应用国际会议 - 采用CO2激光器和玻璃纤维作为填充材料的玻璃激光焊接实验与数值研究
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[美国激光学会ICALEO? 2016：第35届激光与电光应用国际会议 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 激光与电光应用国际会议 - 采用CO2激光器和玻璃纤维作为填充材料的玻璃激光焊接实验与数值研究
DOI：10.2351/1.5118556
出版年份：2016
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
采用填充焊丝的自动化激光焊接技术已成功应用于多种金属材料的间隙桥接与复杂器件连接。然而将该工艺移植至脆性材料玻璃仍具挑战性，目前玻璃焊接多通过燃气火焰手动加热实现。此外，非回转体部件焊接需通过填充材料桥接接合间隙，现行工艺仍依赖人工操作。本研究通过实验与数值模拟相结合的方法，探讨了以玻璃纤维为填充材料实现熔融石英激光焊接的间隙桥接技术，旨在获得适用于光学元件制造的关键参数——精确控制焊缝熔深与热影响区。实验采用CO?激光在温控条件下同步加热玻璃工件与玻璃纤维，数值模拟则用于确定熔融石英焊接的通用工艺窗口。通过系统改变焊接温度、激光焦点尺寸及进给速度等工艺参数，研究其对焊接质量的影响规律，并重点分析了填充焊丝涂层对接头区域材料成分的影响。与手工工艺相比，采用玻璃纤维填充材料的激光焊接实现了高度可重复性，显著提升了工艺自动化水平。
作者：
Leonhard Pohl，Elisavet Chatzizyrli，Philipp von Witzendorff，Oliver Suttmann，Ludger Overmeyer
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