白皮书
医疗设备挑战：焊接薄电线不同天博体育官网
概述
不锈钢或Nitinol是医疗设备中的流行材料。来自Coohent的应用专家开发了一个过程，可以安全地焊接由这种难以焊接材料制成的天博体育官网。甚至可以在不破坏任何塑料涂层的情况下进行此过程
医疗设备的微天博体育官网
激光天博体育官网广泛使用制造医疗天博体育官网喜欢植入物或内窥镜设备，通常会加入精致的零件。如果联合合作伙伴是用难以天博体育官网的材料制成的非常细的电线，这将变得具有挑战性。典型的材料是不锈钢，硝基酚或钛，因为它们具有生物相容性，耐腐蚀性并且易于灭菌。如果打算连接不同的材料，挑战就变得更加困难。激光是此任务的首选（如果不是唯一的）工具。天博体育官网此类材料不得损害其理想的物理特性，例如Nitinol的内存特性。
连接天博体育官网时，需要零间隙；由于不使用填充物，因此必须精确地将它们放置在彼此之间，甚至很小的间隙也可能太大，无法获得可靠的连接。因此，激光束也必须精确聚焦。虽然第一个问题是通过固定装置解决的，但后一个任务需要通过自动视觉系统对激光焦点位置对齐。
图1：电线天博体育官网设置：天博体育官网合作伙伴固定在管子上。工艺气体是通过8毫米黄铜管引入的。
带有ExactWeld 430的天博体育官网
焊接直径较小至25 µm（0.001英寸）的焊接天博体育官网需要精确应用于焊接点。必须以受控和重现的方式传递小脉冲能量。
TheExactweld 430来自Coohrent的机器是一种符合所有这些要求的精确激光焊接的交钥匙解决方案。工作站包含一个集成的纤维激光源（相干星际纤维）。 ExactWeld的典型激光配置范围在100 W至600 W的输出功率之间。有了可重现的脉冲调制宽度，可以创建Millijoule-Energy激光脉冲。激光束由Galvoscanner或固定焊接光学天博体育官网传递。工作站还包括一个用于控制和供应气体的天博体育官网。同样重要的是，1级激光外壳符合最新的人体工程学指南。
视觉天博体育官网和照明在处理如此微小的尺寸时起着至关重要的作用。当正确优化时，视觉天博体育官网可以实现自动处理，例如，如果缝隙太大，则焊接间隙控制会停止焊接过程。
电线在加工前放置在指定的固定装置上。该固定装置对于在焊接过程中精确保持电线至关重要。该工作站提供了几种用于机器人零件夹具的选项。它最多支持四个自由度（X，Y，Z和旋转）。用户友好的软件控制该系统，该系统还具有工厂自动化功能（已准备就绪的行业4.0/Things Internet），以增强小型天博体育官网零件焊接的质量，产量和吞吐量。所有处理的零件都可以记录以进行可追溯性：数据可能包括零件号，时间戳和某些图像。
“正确优化后，视觉天博体育官网可以实现自动处理，例如，如果缝隙太大，则焊接间隙控制会停止焊接过程。”
25 µm硝基和不锈钢导线的激光天博体育官网
在最新的一项相干应用实验室的研究中，Exactweld 430用于连接由硝基和不锈钢制成的天博体育官网。选择了几种材料组合：
1）NITINOL/NITINOL
2）不锈钢316L/不锈钢316L
3）不锈钢316L/NITINOL
两条不同的电线被固定为线圈上的线圈，该线由PTFE套筒保护。一个关键的目标是加入电线而不会损坏PTFE套筒。天博体育官网伙伴的直径相等。用D = 25.4 µm以及一些较大的直径测试了电线。在所有情况下
一些关键过程详细信息如下。激光使用了一个2倍梁扩展器，焦距为100 mm。工作距离为0.5毫米，理论斑点直径为12.5 µm。对于25.4 µm的直径，天博体育官网官网官网的激光功率从30 W到50 W不等，具体取决于材料组合。将脉冲持续时间调节到0.035至0.05毫秒之间，从而导致天博体育官网官网官网1 MJ和2.5 MJ之间的脉冲能，以切断突出的线。氩气被用作所有实验的工艺气体，其流量为15 L/min，黄铜管直径为8 mm，距离为1.4毫米的BAK 4喷嘴（见图2）。
对于焊接较厚的电线，脉冲持续时间是递增的，而实际的激光功率保持在与焊接天博体育官网的相同水平。焊接电线后，用一系列较强的脉冲切断了阻塞的电线末端。
图2：将尼替诺天博体育官网至奈蒂醇（左）和尼替诺至不锈钢天博体育官网（右）。。
研究结果
申请试验表明，100瓦的星际激光器足以天博体育官网不同的电线组合。所有类型的过程窗口都相当狭窄。它的峰值功率小于10 W，脉冲持续时间小于10 µs。较高的值切断电线，而较低的值不连接它们。使用的脉冲形状有助于使过程稳定。电线触摸至关重要，无法桥接间隙。切割电线还具有将电线末端天博体育官网到下一根电线的风险。因此，定位至关重要。
| 峰值[W] | 脉冲持续时间[MS] | 重复率[Hz] | 速度[mm/min] | 备注 |
| 30 | 0.035 | 30 | 20 | 天博体育官网 |
| 40 | 0.05 | 30 | - | 切割 |
交钥匙优化解决方案
Exactweld工作站是根据所需的应用程序由连贯的应用专家定制的工厂。此定制不仅包括激光器，过程控制和自动处理天博体育官网，还包括必要的特殊固定装置。因此，客户从应用程序工程师的集体知识和经验中获得了巨大的价值。
以这种方式，可以针对各种焊接类型和几何形状进行优化。对于接触焊接，可以实现将直径降低至10 µm的最小焊接斑点。对于接缝焊接，可以在高焊接速度下实现小的接缝几何形状。自由形式的焊接也可以进行编程。多亏了旋转阶段，可以在没有孔隙率和无裂缝接缝的情况下执行密封焊接以提供防泄漏焊接。对于所有天博体育官网，全球本地服务和备件供应始终很容易获得。
“因此，客户从应用程序工程师的集体知识和经验中获得了巨大的价值。”
“在可靠性，性能和易用性方面的最新实际改进，承诺也使其在经济上也更具吸引力。”
COHERT是一家垂直集成的制造商，在我们的能力上也无法在几种天博体育官网级别的集成水平上提供出色的产品。例如，新的Exactweld 430结合了行业领先的精确服务站平台，在许多应用中已经证明，最先进的StarFiber 100至600激光子天博体育官网。对于可追溯性，每个部分都可以用部分和过程详细信息记录。
图3：Coohent的ExactWeld 430是一种用于自动天博体育官网任务的1类激光设备。
摘要
总而言之，这是最具挑战性的天博体育官网应用程序之一医疗天博体育官网制造- 从Nitinol和nitinol和不锈钢中的薄导线天博体育官网到25.4 µm（0.001英寸）。 这相干extcerstweld 430已经在医疗设备行业的其他苛刻的天博体育官网应用中建立了自己。现在被证明能够为这项困难的电线天博体育官网任务提供最佳解决方案。在可靠性，绩效和易用性方面的最新实际改进有望使其在经济上也更具吸引力。