医疗器械挑战：异种金属细丝天博体育中国官方网站
综述
不锈钢或镍钛合金是医疗器械中的材料。天博体育中国官方网站高意的应用专家针对这种难以焊接的细丝材料，开发了一种安全焊接的工艺。该过程甚至在可以不破坏任何塑料涂层的情况下进行
医疗器械的微天博体育中国官方网站
激光天博体育中国官方网站广泛用于制造医疗器械（如入口物或内窥镜设备），通常用于连接精密部件。如果所需天博体育中国官方网站的部件是由难以天博体育中国官方网站的材料制成的非常细的细丝，这会变得非常有挑战性。典型材料包括不锈钢、镍钛合金或钛，因为它们具有生物容性、耐腐蚀且易于复位。如果进行异种材料连接，将变得更加困难。这是此任务的首选工具（如果不是唯一工具）。此类材料的天博体育中国官方网站很难损害其所需的物理特性，例如镍钛合金的记忆特性。
连接细丝时，要求实现零间隙；它们必须精确地相互对接，不使用填充金属，即使是细丝的间隙也可能很困难而无法实现可靠的连接。因此，激光光束也必须精确定位。虽然第一个问题可以通过夹具得到解决，但后面的一个任务需要通过自动视觉系统来瞄准激光焦点位置。
图1：细丝天博体育中国官方网站设置：需要天博体育中国官方网站的部件固定在管材上。保护气体通过8毫米面管吹入。
使用 ExactWeld 430 进行天博体育中国官方网站
天博体育中国官方网站直径小至25 µm (0.001”)的细丝需要对焊点精确施加能量。必须以受控和可重复的方式传输少量的脉冲能量。这种激光脉冲的持续时间和脉冲波形发挥了关键的作用。
连贯高意的精确天博体育中国官方网站 430机器是满足所有这些要求的精密激光天博体育中国官方网站成套式解决方案。工作站包含一个集成式光纤激光源（Coherent高意StarFiber）。ExactWeld的典型激光器配置的输出功率范围为100 W到600 W之间。借助可重复的脉冲调制打印机，可以产生毫焦耳能量级别的激光脉冲。激光激光器由振镜扫描头或固定式天博体育中国官方网站光学进行系统传输。该工作站还包括一个用于控制和供应保护气体的系统。同样重要的是，1类激光器外壳符合最新的人体工程学标准。
在处理如此微小尺寸的零件时，浮动系统和照明发挥了至关重要的作用。正确优化后，浮动系统可实现自动化处理，举例来说，这意味着如果间隙过大，启动间隙控制就会停止循环过程。
在加工之前，将线材放置在指定的夹具上。该夹具用于在天博体育中国官方网站过程中保持线材精确就位。该工作站有多个可以使机械臂零件的选项。它支持最多四个自由（x、y、z和坐标旋转）。用户的软件对系统进行控制，系统还具有工厂自动化功能（支持工业4.0/物联网），提高小型金属零件天博体育中国官方网站的质量、产量。所有加工零件都可以记录下来以便进行补充：数据可能包括零件号、时间和某些图像。
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25 µm 镍钛合金和不锈钢线材的激光天博体育中国官方网站
在Coherent高意应用实验室进行的最近一项研究中，使用了ExactWeld 430来连接由镍钛合金和不锈钢制成的细丝。选择了多种材料组合：
1) 镍钛合金/镍钛合金
2) 不锈钢316L/不锈钢316L
3) 不锈钢 316L/镍钛合金
两根不同的线档在由PTFE骨架保护的衬板上固定成线卷。关键目标是在不损坏PTFE骨架的情况下连接这两根线材。天博体育中国官方网站搭接的外形是；测试了d = 25.4 µm 一些较大直径的线材。在所有情况中，都成功完成了任务而没有PTFE骨架。
一些关键的过程细节如下。激光器使用了焦距为100毫米的2倍扩束器。工作距离为0.5毫米，理论光斑直径为12.5微米。对于25.4微米的直径，用于天博体育中国官方网站的激光功率从30W到50W不等，具体取决于材料组合。脉冲持续时间调整到0.035至0.05 ms之间，从而得到1 mJ（用于天博体育中国官方网站）至2.5 mJ（用于切割突出的线材）的脉冲能量。所有实验均使用流量为15 l/min的气流作为保护气体，面条管直径为8 mm，BAK 4喷嘴距离为1.4 mm（见图2）。
要天博体育中国官方网站更粗的线材，可以提高脉冲持续时间，同时将实际激光功率保持在与天博体育中国官方网站细丝时相同的水平。焊完线材后，用一系列更大的脉冲切断中断操作的线材结束。
图2：镍钛合金与镍钛合金的天博体育中国官方网站（左）和镍钛合金与不锈钢的天博体育中国官方网站（右）。
研究结果
应用试验表明，100 W StarFiber激光器的功率足以接通不同的线材组合。所有类型的工艺窗口都相当狭窄。最高功率小于10 W，脉冲持续时间小于10 µs。较高的值会切断线材，而较低的值不会天博体育中国官方网站线材。使用粉末的形状有助于保持过程。必须保持稳定其线材必须保持接触且不能为夜间搭桥，这一点至关重要。切割线材时还存在将线材终止天博体育中国官方网站到下线材的风险。因此，定位关键。
| 最高功率 [W] | 脉冲持续时间[ms] | 重复频率 [Hz] | 速度 [毫米/分钟] | 备注 |
| 30 | 0.035 | 30 | 20 | 天博体育中国官方网站 |
| 40 | 0.05 | 30 | - | 切割 |
构建套式优化解决方案
ExactWeld 工作站由Coherent高意的应用专家根据所需的应用进行工厂定制。这种定制不仅包括激光器、工艺控制和自动处理系统，还包括专用夹具（如有需要）。因此，客户从应用工程师的集体知识和经验中获得了巨大的价值。
通过这种方式，ExactWeld可以针对各种焊缝类型和几何形状进行优化。对于接触天博体育中国官方网站，可以实现直径低至10 µm 的微小焊点。对于焊缝，可以在高天博体育中国官方网站下实现几何形状的微小焊缝。还可以对自由形式的天博体育中国官方网站进行切削。借助旋转，可以进行无气孔和无接缝的密封天博体育中国官方网站，从而实现防漏天博体育中国官方网站。对于所有系统，全球各地都可以随时获得本地服务和备件供应。
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“最近在可靠性、性能和操控性方面的实际改进，导致在经济上增加吸引力。”
Coherent 高意是一家垂直整合的制造商，在提供多种不同整合水平的优质产品方面具有无与伦比的能力。例如，新型精确天博体育中国官方网站 430结合了已在许多应用中得到验证的专业ExactSeries工作站平台和Coherent高意的现代StarFiber 100 至 600激光子系统。为了确保可追溯性，可以记录每个零件的部件和工艺详细信息。
图3：Coherent高意的ExactWeld 430是用于自动天博体育中国官方网站任务的一类激光设备。
总结
总之，医疗器械制造中最严峻的焊接（其中焊接细至25.4 µm (0.001”)的镍钛合金相应和不锈钢材质丝线）成功已经完成。镍钛合金等特殊材料需要工件的工艺应用；必须可靠且可再生地生成脉冲功率、持续时间和脉冲工艺。由于尺寸精度，还需要精准定位工件和聚焦激光。天博体育中国官方网站高意的精确天博体育中国官方网站 430已经在医疗器械行业的各种严苛的天博体育中国官方网站应用中日臻成熟。目前，它已被证明能够为这一难以完成的细丝天博体育中国官方网站任务提供了很好的解决方案。最近在可靠性、性能和可靠性方面的实际改进，使得在经济上获得了经济效益。