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의료 기기 과제: 서로 다른 금속의 얇은 와이어 용접
개요
스테인리스강이나 니티놀은 의료기기에 널리 사용되는 재료입니다. 바카라 카지노의 응용 전문가들은 용접이 어려운 재료로 만들어진 얇은 와이어를 안전하게 용접하는 프로세스를 개발했습니다. 이 공정은 플라스틱 코팅을 파괴하지 않고도 수행할 수 있습니다.
의료기기용 미세용접
레이저 용접다음에서 널리 사용됩니다.의료기기 제조임플란트나 내시경 장치와 같이 섬세한 부품을 결합하는 경우가 많습니다. 결합 파트너가 용접하기 어려운 재료로 만들어진 매우 얇은 와이어인 경우 이는 어려워집니다. 일반적인 재료로는 스테인레스 스틸, 니티놀 또는 티타늄이 있는데, 이는 생체 적합성, 내부식성 및 쉽게 멸균되는 특성 때문입니다. 서로 다른 재료를 연결하려는 경우에는 문제가 더욱 어려워집니다. 레이저는 이 작업에 선호되는(유일한 것은 아니지만) 도구입니다. 이러한 재료를 용접할 때 원하는 물리적 특성(예: 니티놀의 메모리 특성)이 손상되어서는 안 됩니다.
가는 와이어를 연결할 때 제로 간격이 필요합니다. 필러를 사용하지 않고 작은 간격이라도 너무 커서 안정적인 연결이 불가능할 수 있으므로 서로 정확하게 배치해야 합니다. 따라서 레이저빔도 정확하게 초점을 맞춰야 합니다. 첫 번째 문제는 고정 장치로 해결되지만 후자의 작업에는 자동화된 비전 시스템을 통해 레이저 초점 위치를 정렬해야 합니다.
그림 1:와이어 용접 설정: 용접 파트너는 튜브에 고정됩니다. 공정 가스는 8mm 황동 튜브를 통해 도입됩니다.
ExactWeld 430을 사용한 용접
직경이 25μm(0.001")만큼 작은 얇은 와이어를 용접하려면 용접 지점에 에너지를 정밀하게 적용해야 합니다. 작은 펄스 에너지는 제어되고 재현 가능한 방식으로 전달되어야 합니다. 이러한 레이저 펄스의 지속 시간과 시간적 형태가 중요한 역할을 합니다.
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비전 시스템과 조명은 이렇게 작은 크기의 부품을 가공할 때 중요한 역할을 합니다. 올바르게 최적화되면 비전 시스템은 자동화된 처리를 가능하게 합니다. 이는 예를 들어 간격이 너무 크면 용접 간격 제어가 용접 프로세스를 중지한다는 것을 의미합니다.
와이어는 가공 전에 지정된 고정 장치에 배치됩니다. 이 고정 장치는 용접 공정 중에 와이어를 정확한 위치에 유지하는 데 필수적입니다. 워크스테이션에는 고정 장치의 로봇 부품 클램핑을 위한 여러 옵션이 제공됩니다. 최대 4개의 자유도(x, y, z 및 회전)를 지원합니다. 사용자 친화적인 소프트웨어는 공장 자동화 기능(Industry 4.0/사물 인터넷 지원)을 갖춘 시스템을 제어하여 소형 금속 부품 용접의 품질, 수율 및 처리량을 향상시킵니다. 처리된 모든 부품은 추적성을 위해 기록될 수 있습니다. 데이터에는 부품 번호, 타임 스탬프 및 특정 이미지가 포함될 수 있습니다.
"올바르게 최적화되면 비전 시스템은 자동화된 처리를 가능하게 합니다. 이는 예를 들어 간격이 너무 크면 용접 간격 제어가 용접 프로세스를 중지한다는 의미입니다."
25μm 니티놀 및 스테인리스강 와이어의 레이저 용접
바카라 카지노 응용 연구실의 최근 연구에서 ExactWeld 430은 니티놀과 스테인리스 스틸로 만들어진 얇은 와이어를 연결하는 데 사용되었습니다. 여러 재료 조합이 선택되었습니다.
1) 니티놀/니티놀
2) 스테인리스 스틸 316L/스테인리스 스틸 316L
3) 스테인리스 스틸 316L/니티놀
두 개의 서로 다른 와이어는 PTFE 슬리브로 보호되는 라이너에 코일로 고정되었습니다. 중요한 목표는 PTFE 슬리브를 손상시키지 않고 와이어를 연결하는 것이었습니다. 용접 파트너의 직경은 동일했습니다. 와이어는 d = 25.4 µm와 일부 더 큰 직경으로 테스트되었습니다. 모든 경우에 PTFE 슬리브를 절단하지 않고 작업이 성공적으로 완료되었습니다.
몇 가지 주요 프로세스 세부정보는 다음과 같습니다. 레이저는 초점 거리가 100mm인 2x 빔 확장기를 사용했습니다. 작동 거리는 0.5mm였으며 이론적인 스폿 직경은 12.5μm였습니다. 직경 25.4μm의 경우 용접용 레이저 출력은 재료 조합에 따라 30W에서 50W까지 다양했습니다. 펄스 지속 시간을 0.035~0.05ms로 조정하여 펄스 에너지를 용접 시 1mJ, 돌출 와이어 절단 시 2.5mJ로 조정했습니다. 아르곤은 유량 15 l/min, 황동 튜브 직경 8 mm, 거리 1.4 mm의 BAK 4 노즐을 사용하는 모든 실험에서 공정 가스로 사용되었습니다(그림 2 참조).
더 두꺼운 와이어를 용접할 때 펄스 지속 시간이 증가했으며 실제 레이저 출력은 얇은 와이어를 용접할 때와 동일한 수준으로 유지되었습니다. 와이어를 용접한 후, 일련의 더 강한 펄스로 방해하는 와이어 끝을 잘라냈습니다.
그림 2:니티놀과 니티놀의 용접(왼쪽) 및 니티놀과 스테인레스강 용접(오른쪽).
연구 결과
응용 시험에서는 100W StarFiber 레이저가 다양한 와이어 조합을 용접할 수 있을 만큼 충분히 강력하다는 것을 보여주었습니다. 프로세스 창은 모든 유형에 대해 상당히 좁습니다. 피크 전력은 10W 미만이고 펄스 지속 시간은 10μs 미만입니다. 값이 높을수록 와이어가 절단되고 값이 낮을수록 와이어가 연결되지 않습니다. 사용된 펄스 형태는 공정을 안정적으로 만드는 데 도움이 되었습니다. 와이어가 서로 닿아야 하고 간격이 메워질 수 없는 것이 중요합니다. 와이어를 절단하면 와이어 끝이 다음 와이어에 용접될 위험도 있습니다. 따라서 포지셔닝이 중요합니다.
| 피크 전력 [W] | 펄스 지속 시간 [ms] | 반복률 [Hz] | 속도 [mm/분] | 비고 |
| 30 | 0.035 | 30 | 20 | 용접 |
| 40 | 0.05 | 30 | - | 절단 |
턴키 최적화 솔루션
그ExactWeld 워크스테이션바카라 카지노의 애플리케이션 전문가가 원하는 애플리케이션에 따라 공장에서 맞춤 제작합니다. 이러한 맞춤화에는 레이저, 프로세스 제어, 자동 처리 시스템뿐만 아니라 필요한 경우 특수 고정 장치도 포함됩니다. 따라서 고객은 애플리케이션 엔지니어의 집단적 지식과 경험을 통해 엄청난 가치를 얻습니다.
이러한 방식으로 ExactWeld는 다양한 용접 유형 및 형상에 맞게 최적화될 수 있습니다. 접촉 용접의 경우 최소 10μm 직경의 용접 지점을 최소화할 수 있습니다. 심 용접의 경우 높은 용접 속도에서 작은 심 형상을 얻을 수 있습니다. 자유형 용접도 프로그래밍할 수 있습니다. 회전 스테이지 덕분에 기공이 없고 이음새가 균열 없이 씰 용접이 수행되어 누출 방지 용접이 가능합니다. 모든 시스템에 대해 전 세계 현지 서비스 및 예비 부품 공급이 항상 가능합니다.
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바카라 카지노는 다양한 통합 수준에서 우수한 제품을 제공하는 능력 면에서 타의 추종을 불허하는 수직 통합 제조업체입니다. 예를 들어, 새로운ExactWeld 430은 이미 많은 응용 분야에서 입증된 업계 최고의 ExactSeries 워크스테이션 플랫폼과 최첨단 바카라 카지노 StarFiber 100~600 레이저 하위 시스템을 결합합니다. 추적성을 위해 모든 부품을 부품 및 프로세스 세부정보와 함께 기록할 수 있습니다.
그림 3:바카라 카지노의 ExactWeld 430은 자동화된 용접 작업을 위한 클래스 1 레이저 장치입니다.
요약
결론적으로, 가장 까다로운 용접 응용 분야 중 하나입니다.의료기기 제조업– 니티놀과 스테인리스강에서 25.4 µm(0.001")만큼 얇은 와이어 용접이 성공적으로 수행되었습니다. 니티놀과 같은 특수 재료에는 작은 프로세스 창이 필요하며, 펄스 전력, 지속 시간 및 시간적 형태는 안정적이고 반복적으로 생성되어야 합니다. 작은 치수는 또한 공작물과 집속된 레이저의 정확한 위치 지정을 요구합니다.일관된 ExactWeld 430이미 의료 기기 산업의 다양한 까다로운 용접 응용 분야에서 자리를 잡았습니다. 이제 이 어려운 와이어 용접 작업에 최상의 솔루션을 제공할 수 있다는 것이 입증되었습니다. 신뢰성, 성능 및 사용 용이성 측면에서 최근의 실질적인 개선으로 인해 경제적으로도 더욱 매력적으로 변할 것입니다.