Лазерный центр Ганновера разрабатывает лазерную сварку стеклянных контейнеров для хранения опасных отходов

Репортаж от Wedoany，Исследователи из Германского лазерного центра Ганновера (LZH) успешно применили технологию лазерной сварки для создания стеклянных контейнеров, предназначенных для безопасного хранения опасных отходов. С ростом популярности электромобилей и увеличением потребности в утилизации материалов аккумуляторов такие контейнеры должны соответствовать строгим требованиям по охране окружающей среды, безопасной эксплуатации и долговременной стабильности на полигонах IV класса.

Стекло является перспективным материалом благодаря своей химической инертности и пригодности для хранения опасных веществ в виде толстостенных изделий. Остаточные вещества не вступают в реакцию с материалом контейнера, их можно легко извлечь и переработать, что особенно важно для будущих методов рециклинга. Однако традиционные стеклянные контейнеры изготавливаются в основном с использованием горячих газовых процессов, что приводит к неконтролируемому тепловыделению, высоким внутренним напряжениям и ограниченной автоматизации. В отличие от этого, лазерная сварка обеспечивает высокую скорость обработки и отличный потенциал для автоматизации.

Исследователи использовали CO2-лазер в качестве основного источника, с длиной волны 10,6 мкм и оптической глубиной проникновения всего в несколько микрометров. В сочетании с низкой теплопроводностью силикатного стекла такой лазер обычно с трудом проваривает стеклянные детали. Однако исследователи доказали, что с помощью одного CO2-лазерного источника можно одновременно нагревать обе свариваемые детали, создавая герметичный стеклянный контейнер. Им удалось получить непрерывный сварной шов без микротрещин и пустот по всей толщине 5-миллиметрового листового стекла. Испытания на напряжение после двухнедельного хранения показали, что механическая прочность сохраняется, несмотря на тепловое воздействие лазерного луча.

Уникальность процесса заключается в том, что крышка контейнера под действием силы тяжести автоматически устанавливается в правильное положение во время обработки, что делает излишними сложные системы манипуляции или зажимные приспособления. Исследователи продолжают корректировать геометрию кромок листового стекла, стремясь уменьшить трение в процессе сварки и минимизировать образование выступов и углублений в местах соединения. Проект под названием «Новая технология производства лазерно-сварных стеклянных полых тел для хранения остатков» (LasGLaReLa) финансируется Федеральным министерством экономики и энергетики (BMWi) под номером гранта VN-KK5111715, а партнерами выступают Фрайбергская горная академия (TU Bergakademie Freiberg) и компания Glasbiegerei Pfaltz e.K.