塑料激光焊接工艺
激光焊接塑料原理
激光焊接塑料原理
激光焊接是一种利用高能激光束来将塑料部件融合在一起的焊接过程。
它在工业制造和其他领域中得到广泛应用,特别是在需要高强度、高精度和无需添加任何填充物的情况下。
激光焊接塑料的原理涉及以下关键步骤:
1.吸收激光能量:塑料通常是透明或半透明的材料,因此必须使用适合它们的特定激光波长。
通常采用二氧化碳(CO2)激光或固体激光器(如Nd:YAG)来提供高能量、高功率的激光束。
2.吸收热能:当激光束照射到塑料表面时,塑料会吸收激光光能并转化为热能。
这会导致塑料表面温度升高,达到融化点以上。
3.熔融:当塑料表面温度升高到融化点时,它会形成一小池熔融塑料。
这个熔融池是焊接的关键部分。
4.扩散混合:激光束的功率足够高,可以使两个塑料部件的表面熔融,并迅速将它们相互接触。
这使得两个部件的熔融塑料相互混合并扩散在一起。
5.结合:在激光束停止照射后,熔融塑料开始冷却和固化。
此过程中,塑料分子链重新结合,形成一个坚固的焊接接头。
激光焊接塑料的优势包括焊接速度快、热影响区小、焊接接头强度高、无需额外填充材料以及适用于复杂形状的部件。
不过,也要注意激光焊接的一些局限性,比如塑料的选择受到限制,不同类型的塑料可能需要不同的激光参数,并且透明或辐射性很强的塑料难以焊接。
因此,在实际应用中,需要根据具体要求选择合适的激光器和参数来进行塑料的焊接。
塑料件激光焊接原理
塑料件激光焊接原理嘿,朋友们!今天咱来聊聊塑料件激光焊接原理。
你说这塑料件激光焊接啊,就好像是一场奇妙的舞蹈!激光束就像是那灵动的舞者,在塑料件上尽情展现着它的魔力。
想象一下,激光束那强烈的能量,“嗖”地一下照在塑料件上,瞬间就产生了神奇的变化。
这就好比是一个超级英雄,有着强大的力量,能把看似不可能连接在一起的塑料件给牢牢地结合起来。
塑料件激光焊接的原理其实并不复杂。
简单来说呢,就是利用激光的高热量,让塑料件的局部达到熔化的状态,然后在压力的作用下,这些熔化的部分就会融合在一起,冷却后就形成了坚固的焊缝。
是不是挺有意思的?你看啊,这激光束可挑剔了,它得准确地找到要焊接的地方,不能有一丝偏差。
就跟咱找东西一样,得找得准准的,不然可就白费力气啦。
而且这激光束还得有足够的能量,要不然怎么能熔化塑料呢?这就像是运动员要有足够的体力才能在赛场上发挥出色呀。
在这个过程中,塑料件也得好好配合呀。
它们得有合适的材质和形状,这样激光束才能更好地发挥作用。
就好像跳舞的时候,舞伴之间得相互配合默契,才能跳出精彩的舞蹈嘛。
咱再说说这激光焊接的优点。
它焊接出来的焊缝那叫一个漂亮,又细又牢固,简直就是艺术品!而且它速度快呀,眨眼的功夫就焊接好了,多高效!这可比传统的焊接方法厉害多了,传统方法有时候就像老牛拉车,慢吞吞的。
不过呢,塑料件激光焊接也不是随随便便就能做好的。
得有专业的设备和技术人员才行。
这就好比是开赛车,车要好,车手的技术也得过硬,不然怎么能赢得比赛呢?咱平时生活中用到的好多东西,可能都有塑料件激光焊接的功劳呢。
比如一些电子产品、汽车零部件等等。
你想想,如果没有这种先进的焊接技术,这些东西能做得那么精致、那么好用吗?所以说啊,塑料件激光焊接原理虽然听起来有点高深莫测,但其实也不难理解。
它就像是一个神奇的魔法,让塑料件变得更加强大、更加有用。
咱可得好好感谢那些发明和改进这种技术的人,是他们让我们的生活变得更加美好,更加便利。
塑料激光焊接工艺设计
塑料激光焊接工艺设计塑料激光焊接工艺设计一、焊接方法选择1、选择激光焊接是因为它可以满足塑料焊接中的若干要求:(1)焊接效果好:激光焊接采用集中的高能量热源,可以有效控制焊接深度,焊接缝又平整,同时,焊接部位比较小,焊接外观又美观;(2)焊接快捷:激光焊接采用激光可以达到瞬间焊接,且可以快速的焊接出适当的焊接缝,不需要热源的缓慢移动;(3)焊接热敏度:激光焊接热源可以瞬间到达最高温度,可以有效控制焊接温度,防止焊接处及其周围的塑料材料受热过度而发生变形;(4)焊接稳定:激光焊接工艺不仅具有较高的焊接速度,而且还具有较高的焊接精度,因此在焊接的过程中,可以有效保证焊接部位的稳定性;(5)节约成本:激光焊接采用激光热源,可以有效地控制焊接深度,提高焊接效率,从而降低焊接材料成本,节省人工成本等。
2、焊接激光器的选择:激光焊接工艺一般选择采用有线激光器,也可选用离线激光器,具体针对不同的环境条件进行如下参数选择:(1)激光输出能量:激光焊接装置的输出能量要求根据所焊接的塑料材料种类和焊接处的厚度决定,一般激光输出能量越大,焊接质量越好;(2)激光线宽:激光焊接工艺中的激光线宽取决于所焊接的塑料材料及其焊接处的厚度,一般线宽一般为1mm;(3)激光功率:激光焊接功率一般介于500W ~ 3000W之间,较大的功率可以提高焊接效率,但也会带来更高的能耗。
二、工艺参数的选择1、焊接深度控制:在焊接过程中,焊接深度是指激光热源在焊接过程中热源沿着焊缝的深度,激光焊接深度一般是0.5-1.5mm,焊接深度过小或过大都会影响焊接质量。
2、焊接温度控制:激光焊接过程中的温度由激光功率、焊接速度以及焊接部位温度三个参数共同决定,以保证焊接部位能够达到最佳的熔接状态,一般激光焊接的温度控制在230℃-270℃之间即可。
3、焊接速度控制:激光焊接的速度一般介于500mm~3000mm/min之间,具体取决于所焊接的塑料材料性能、焊接处的厚度以及激光热源的稳定性等,需要根据实际情况对焊接速度进行可靠的设置。
塑料激光焊接加工技术及原理【详解】
塑料激光焊接加工技术及原理【详解】塑料激光焊接加工技术内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展.新技术为许多新产品的开发提供了现实操作性,如生物医药晶片大部分由塑料片组成。
塑料片上有很多μm限度的结构,在进行封装时就需要用到塑料激光精细焊接技术。
激光焊接工艺之所以具有吸引力,是因为只用很少的热量输入结构件,因此,只会产生可控的最小熔化量。
其结果是可获得很高的焊接强度,并且由于熔化物溢出或气化很少而获得无可挑剔的外观质量。
在很小的焊接面积上可以获得很高的强度,使得这种工艺在操作空间受到限制的条件下,比黏接工艺更优越。
在新材料、新设备和新技术层出不穷的时代,人们不仅要了解激光焊接的特性、优点和要求,还应认识到此领域的诸多创新和未来趋势,始终处于科技的最前沿。
激光焊接技术的基本原理及其特点塑料的激光焊接是与对材料要求的提高相关联的,这些新的要求通常很难完成。
所谓的激光透起的。
这对于汽车外壳下的设备和其他黑色的装置采用激光焊接来说是一个障碍。
同样,两种对近红外线激光都透射的材料(通常是透明的或者白色的),由于对近红外光的吸收很少,所以也不能用激光焊接。
对于医药、包装和消费品来说,因为这些产品都要求透明。
由于许多矿物填充的化合物能够吸收近红外线激光,所以通常不适合用激光焊接。
高填充的玻纤增强物能够改变近红外线激光的透射率,降低焊接效率。
不过原料供应商的配方中的玻纤含量通常不会超过这个限度。
激光焊接技术最早出现在20世纪70年代,但是由于费用昂贵,无法和更早的塑料黏接技术相竞争,如振动焊接技术、热板焊接技术。
但是从20世纪90年代中期开始,由于激光焊接的设备费用下降,该技术才渐渐受到人们的欢迎。
塑料激光焊接
塑料激光焊接百科名片激光焊接工作示意图激光焊接技术是借助激光束产生的热量使塑料接触面熔化,进而将热塑性片材、薄膜或模塑零部件粘结在一起的技术。
它最早出现在20世纪70年代,但是由于费用昂贵,无法和更早的塑料粘接技术相竞争,如振动焊接技术、热板焊接技术。
但是从20世纪90年代中期开始,由于激光焊接技术所需要的设备费用下降,该技术才渐渐受到人们的广泛欢迎。
目录编辑本段激光加工具有很多优点,其中有:焊接设备不需要和被粘结的塑料零部件相接触。
"速度快。
"设备自动化程度高,很方便的用于复杂塑料零部件加工。
"不会出现飞边。
"焊接牢固。
"可以得到高精度的焊接件。
"无振动技术。
"能产生气密性的或者真空密封结构。
"最小化热损坏和热变形。
"可以将不同组成或不同颜色的树脂粘结在一起。
"优势激光焊接应用于塑料部件熔接的优点包括:焊接精密、牢固和密封不透气和不漏水,焊接过程中树脂降解少、产生的碎屑少,制品的表面能够在焊缝周围严密地连接在一起。
激光焊接没有残渣的优点,使它更适用于国家食品药品监督管理局管制的医药制品及电子传感器等。
易于控制,可焊接尺寸小或外形结构复杂的工件。
由于激光便于计算机软件控制,而且光纤激光器输出可灵活地达到零件各个细微部位,采用激光焊接能够焊接其它焊接方法不易达到的区域,焊接具有复杂外形、甚至是三维几何形状的制品。
与其他熔接方法比较,激光焊接大幅减少制品的振动应力和热应力。
这意味着制品或者装置内部组件的老化速度更慢,可应用于易损坏的制品。
能够焊接许多种类不同的材料。
例如,能将透过近红外激光的聚碳酸脂,玻纤增强的黑色聚对苯二甲酸丁二脂连接在一起,而其它的焊接方法根本不可能将两种在结构、软化点和增强材料等方面如此不同的聚合物连接起来。
工艺最常用的激光焊接形式被称为激光透射焊接。
该技术的过程为:首先将两个待焊接塑料零部件夹在一起,然后将一束短波红外区的激光定向到待粘结的部位。
塑料激光焊接技术的焊接方法
塑料激光焊接技术的焊接方法我折腾了好久塑料激光焊接技术这事儿,总算找到点门道。
说实话,一开始我也是瞎摸索,走了不少弯路。
我试过一种方法,就像是拿着一把特别精细的光做的笔在塑料上画画来让它们焊接在一起。
我先把要焊接的两块塑料固定好,这就好比是搭积木的时候先把积木块摆对位置,一定得稳稳当当的,要是其中一块晃动,那这焊接就很容易失败。
我就失败过好多次,有时候看着快成功了,结果因为有一点点位移,最后焊接得就不结实。
我当时用的激光设备,具体设置那些参数也是头疼的事。
刚开始根本不知道功率该设多少合适,我就先凭感觉设了一个看起来不高不低的值。
那感觉就像是你在煮东西,不知道该放多少调料,先随便放一点试试。
结果呢,功率太小,就像小火烧水,水一直烧不开,焊接得很慢,而且效果不好。
于是我就加大功率,可这功率一加大,又像是大火把锅给烧焦了,塑料被破坏了,出现烧焦变形的情况。
后来我才慢慢摸索出来,不同材质的塑料、不同的厚度,功率都得调整。
就像不同的菜要用不同的火候和调料一样。
还有焊接路径,这个也很关键。
简单的形状还好说,如果是复杂形状的塑料,规划激光焊接路径就像走迷宫一样。
我开始没规划好,激光走得乱七八糟,结果有些地方焊接了,有些地方没焊接到。
我就拿了个小本子,画下塑料的形状,试着把焊接路径规划得像画一笔画那样流畅,这样之后就顺利多了。
我也试过在焊接前清理塑料表面,这个就像是你洗脸一样,脸洗不干净化妆就老出问题,塑料表面有脏东西或者油膜啥的,焊接的时候就像有东西隔在中间,焊接不牢固。
有时候我偷懒没清理干净,就出大问题了。
前几天我又试了个新想法,就是在激光焊接的时候给塑料周围加上点小的保护装置,防止旁边不相干的东西受到激光的影响。
这感觉就像是给怕晒的植物搭个小棚子遮遮阴。
这个小改进还不错,让整个焊接过程更稳定了一些。
激光焊接塑料还有个问题就是速度的调整。
如果速度太快,就好像蜻蜓点水,焊接不上;如果速度太慢,又会导致热量堆积过度,使得塑料变性。
激光焊接塑料原理
激光焊接塑料原理激光焊接是一种高效、精确的塑料焊接技术,它利用激光束的热能来将塑料材料熔接在一起。
激光焊接塑料的原理可以分为吸收和传导两个过程。
激光束照射到塑料表面时,塑料会吸收激光的能量。
激光束的能量主要被吸收在材料的表面层,通过吸收能量,塑料表面层的温度迅速升高。
当温度超过塑料的熔点时,塑料开始熔化。
熔化的塑料会通过传导热量的方式将能量传递到焊接接头的相邻部分。
传导过程中,塑料的熔点附近的分子开始振动,将能量传递给周围的分子。
这样一来,焊接接头的相邻部分也会被加热并开始熔化。
在激光束停止照射后,焊接接头的熔融部分开始冷却固化。
冷却过程中,熔融的塑料会重新结晶,并与周围的塑料形成一体化的焊缝。
由于激光焊接的热影响区非常小,因此焊接接头周围的塑料几乎没有受到热影响,焊缝的质量较高,接头的强度也较高。
激光焊接塑料的原理中,激光束的特性对焊接结果有重要影响。
激光束的功率、聚焦方式、焦点直径和激光束的扫描速度等参数都会影响焊接的质量。
较高的功率可以提供足够的能量来使塑料熔化,但过高的功率可能导致熔融池过深或产生过多的气泡。
适当的聚焦方式和焦点直径可以使激光束的能量集中在焊接接头上,从而提高焊接的精确度和效率。
而激光束的扫描速度则会影响焊接接头的形状和质量。
塑料的种类也会影响激光焊接的效果。
不同种类的塑料对激光的吸收率和熔点都有所不同,因此需要根据具体材料的特性来选择合适的激光参数和焊接条件。
同时,塑料的热导率也会影响焊接过程中热量的传导速度,进而影响焊接接头的形成和质量。
激光焊接塑料具有许多优点。
首先,激光焊接的热影响区非常小,可以避免或减少塑料的变形和损伤。
其次,激光焊接速度快,可以实现高效的生产。
此外,激光焊接可以实现无接触焊接,避免了传统焊接方法中可能引入的外部杂质。
最后,激光焊接具有较高的焊接强度和密封性,适用于多种塑料材料的焊接。
总结起来,激光焊接塑料的原理是利用激光束的热能来实现塑料材料的熔接。
塑料激光焊接工艺设计
塑料激光焊接工艺设计
激光焊接是一种高效、精确的焊接方法,广泛应用于各种材料的连接。
在塑料行业中,激光焊接也被广泛采用,特别是在需要高质量、高精度焊接的领域。
本文将重点介绍塑料激光焊接工艺设计的相关内容。
塑料激光焊接的原理是利用激光束的热能作用于塑料表面,使其瞬间熔化并形成焊缝。
在塑料材料中,通常使用CO2激光或二极管激光作为焊接光源。
在选择激光源时,需要考虑塑料的种类、厚度和需要焊接的部位,以确定最适合的激光参数。
塑料激光焊接的工艺设计包括焊接速度、激光功率、焊接压力和焊接头形状等方面。
焊接速度是指激光束在焊接过程中移动的速度,过快会导致焊缝质量下降,过慢则会产生过多的热影响区。
激光功率直接影响焊接深度和焊缝质量,需要根据材料的种类和厚度进行调整。
焊接压力可以帮助塑料材料更好地接触,提高焊接质量。
焊接头形状也是影响焊接效果的重要因素,通常选择V形或U形焊接头。
塑料激光焊接时还需要注意一些问题。
首先是塑料的选择,不同种类的塑料对激光的吸收能力不同,因此在设计工艺时需要选择适合的塑料材料。
其次是激光焊接过程中的温度控制,过高的温度会导致塑料气化或烧焦,影响焊接质量。
最后是焊接接头的设计,需要
保证接头的质量和几何形状,以确保焊接效果。
总的来说,塑料激光焊接工艺设计需要综合考虑材料、激光参数、工艺参数和焊接质量等方面的因素。
只有在充分理解塑料激光焊接原理的基础上,合理设计焊接工艺,才能实现高质量、高效率的塑料焊接。
希望本文能够为塑料激光焊接工艺设计提供一定的参考和指导。
干货塑胶件紧固工艺之五:激光焊接
干货塑胶件紧固工艺之五:激光焊接关注上方公众号“降本设计”获取更多产品设计知识!1. 塑料激光焊接1.1 塑料激光焊接的原理塑料激光焊接的视频如下所示:激光焊接的原理是两个塑胶件在较低压力下被夹紧在一起,将激光束聚焦于两个塑胶件至上,其中上层塑胶件对于红外激光是穿透的,下层塑胶件吸收激光,吸收激光能量的塑胶件将光能转化为热能,在塑胶件的接触面熔化,同时热也传导到上层塑胶件,形成熔化区。
在夹紧力的作用下,熔化区域产生分子间的混合,冷却后形成焊缝,从而把两个塑胶件紧固成一体。
1.2 激光焊接的光源塑料激光焊接工艺中,一般采用YAG或者CO2激光作为光源。
随着半导体材料工业的快速发展,半导体激光作为光源也渐渐得到了应用。
CO2激光:特点:波长为10.6微米,最小聚焦直径约0.2-0.7毫米;优点:塑料对此波长的激光吸收好;缺点:不能用光纤传输,激光头的操作性差;适合场合:焊接塑料时热作用区较深,适合需要焊接较厚的塑料材料;YAG激光:特点:波长1.06微米,属近红外区波长,最小聚焦直径0.1-0.5mm;优点:聚焦区域小,可通过光纤传输来构建光路,可将激光头装到机器人手臂上,实现焊接过程的数控和精密自动化;适合场合:较好的透过上层待焊塑料,到达下层待焊接材料或中间层而被吸收,从而实现焊接,汽车车灯的激光焊接常用此光源;半导体激光特点:波长0.8-1.0微米,最小聚焦直径为0.5mm;优点:能量转换效率高,易于实现激光器的小型化和便携化;缺点:输出功率小;适合场合:适用于焊接激光功率要求较低的场合1.3 激光焊接的方法常见的激光焊接的方法包括以下几种:轮廓焊接轮廓焊接是最简单,目前使用最广的焊接流程。
在焊接时激光束通过光学系统和振镜在被焊接的物体上移动或者激光束静止而被焊接物体移动。
激光与被焊接物体之间的相互作用时间取决于光束焦点尺寸和移动速度,既而影响焊接时间和效果。
轮廓焊接是一种非常灵活的焊接流程,可实现复杂的三维焊接,在包装行业里有广泛的应用。
塑料激光焊接技术
塑料激光焊接技术塑料激光焊接技术是一种通过激光束加热塑料表面并使其熔化,然后通过控制熔融部分的形状和大小,使其与其他塑料部分或其他材料部分相互融合的焊接方法。
这种技术具有许多优点,包括高精度、高效率、无需接触、无污染和无损伤等。
塑料激光焊接技术在许多领域都有广泛的应用。
例如,它被用于汽车行业,可以用来焊接汽车的塑料零件,如车灯、后视镜、内饰件等。
与传统的焊接方法相比,塑料激光焊接技术可以更好地保持塑料零件的结构完整性和外观美观性。
塑料激光焊接技术还被广泛应用于电子和电气设备制造领域。
例如,它可以用来焊接电子产品的塑料壳体,如手机、电脑等。
塑料激光焊接技术具有较高的精度和稳定性,可以确保塑料壳体的密封性和耐用性。
塑料激光焊接技术的工作原理是利用激光束对塑料进行加热,使其熔化。
激光束的能量可以通过透明的塑料材料被吸收并转化为热能,从而使塑料表面产生高温。
当塑料被加热到熔点时,可以通过控制激光束的形状和大小,在熔融部分形成一定的形状,以实现与其他部分的连接。
激光焊接技术有许多优点。
首先,由于焊接过程中不需要任何物理接触,因此可以避免由于接触而引起的污染和损伤。
其次,激光焊接技术具有较高的精度,可以实现非常精细的焊接,并且焊接过程中的变形量非常小。
此外,激光焊接技术还具有高效率和快速速度,可以显著提高生产效率。
塑料激光焊接技术也有一些挑战和限制。
首先,激光焊接的能量密度非常高,容易产生熔融的过渡层,从而导致焊接强度不够。
其次,由于激光焊接的过程需要对焊接部位进行加热,因此对于某些容易受热影响的塑料材料来说,其应用受到限制。
综上所述,塑料激光焊接技术是一种高精度、高效率、无损伤的焊接方法。
它在汽车、电子和电气设备制造等行业得到了广泛的应用,并且在未来将有更大的发展潜力。
灵活制定适应不同塑料材料和工件的焊接参数,改进激光焊接设备和材料,将有助于进一步提高塑料激光焊接技术的质量和效率。
塑料激光焊接工艺流程
塑料激光焊接工艺流程1 前言随着塑料材料在现代工业中的广泛应用,以及对其加工性能的不断要求,塑料激光焊接技术逐渐成为一种有效的连接方式。
本文将介绍塑料激光焊接工艺的流程及其应用。
2 塑料激光焊接原理塑料激光焊接原理是利用激光束温度高的特点,直接使焊接材料表面熔融,并使其相互混合,形成固态接头。
当光束穿过芯片时,能量被聚焦在一个小点上,这导致局部加热和熔化。
当光束停止时,合并的芯片层冷却并变固,形成高强度的连接。
3 塑料激光焊接工艺流程3.1 基本流程塑料激光焊接的基本流程如下:3.1.1 准备* 清洗:在进行激光焊接之前,需要先清洗加工表面,以去除表面油污和杂质。
* 接头设计:设计接头的形状和大小,根据实际需要选择适合的加工方式。
3.1.2 参数设置* 光束参数:光束直径、束斑大小、功率、频率及脉宽等参数根据材料类型、厚度、焊接速度等因素进行调整。
* 边缘设计参数:在接头边缘进行一定角度和弧度的设计,有利于焊接接头的重心和焊缝的强度。
3.1.3 加工* 焊接头对准:把需要焊接的材料放置好,保证接头之间的对准程度。
* 焊接过程:通过激光束对接头进行加热,使其表面熔融,形成连接。
焊接过程中要保持稳定的速度、角度和位置。
3.1.4 后续处理* 焊接后:等待焊接接头冷却,焊接接头强度增加。
如需加工,请等待接头完全冷却成功。
3.2 工艺优势塑料激光焊接的工艺优势如下:* 精度高:激光焊接具有精密度高、速度快、稳定性好的特点,可以焊接非常细小的部件。
* 无污染:激光焊接采用非接触式操作,不会产生焊接烟尘、废气、废水等污染物。
* 无损:激光焊接可避免焊缝周围产生热影响区,不会损害工件的性能。
4 应用领域塑料激光焊接技术已经被广泛应用于以下领域:* 电子零件:小型化、轻量化的电子产品中如手机、笔记本电脑等。
* 车辆制造:汽车、飞行器、火箭等交通工具的生产过程中都需要焊接。
激光焊接减少焊接间隙과缝合线,使车身更加紧密。
塑料激光焊接工艺
塑料激光焊接工艺一、激光器选择激光器的选择应基于所需焊接的塑料材料、厚度以及所需的输出功率。
不同的激光器有着不同的输出功率、波长和光束质量,因此需要根据特定的应用需求进行选择。
二、激光参数设置激光参数的设置包括激光功率、脉冲宽度、频率和光束焦距等。
这些参数的设置将直接影响焊接效果。
例如,增加激光功率可以增加焊接深度,但同时也可能造成塑料的过度熔化和变形。
因此,需要对这些参数进行精细的调整,以达到最佳的焊接效果。
三、焦点位置调整焦点位置的调整对于焊接效果至关重要。
如果焦点位置不正确,可能会导致焊接深度不足或焊接宽度过大。
一般来说,焦点位置应位于塑料材料的表面,以实现最佳的焊接效果。
四、速度控制焊接速度的控制对于焊接质量和效率有着重要影响。
过快的焊接速度可能导致焊接深度不足或焊接宽度过大,而过慢的焊接速度则可能导致塑料材料的过度熔化和变形。
因此,需要根据具体的材料和厚度以及激光器的参数进行精细调整。
五、辅助气体供应在塑料激光焊接过程中,通常需要供应辅助气体以清除焊接熔融物,防止在焊接过程中出现氧化和污染。
气体的种类和流量也会影响焊接质量和效率,因此需要根据具体的材料和工艺需求进行选择和调整。
六、温度控制塑料材料的熔点和热膨胀系数对其激光焊接效果有着重要影响。
因此,需要对材料进行精确的温度控制,以保证材料在焊接过程中保持稳定的形态,避免出现过热或过冷的情况。
此外,温度控制还可以防止在焊接过程中出现热应力集中和热变形等问题。
七、焊接质量检测在完成塑料激光焊接后,需要对焊接质量进行检测。
检测方法包括目视检查、无损检测和破坏性检测等。
目视检查可以通过观察焊接部位来判断表面是否平整、有无烧伤、变形等问题。
无损检测则可以通过超声波、X射线等方法来检测内部是否存在裂纹、气孔等问题。
破坏性检测则是通过切割焊接部位来观察内部结构和质量。
激光塑胶焊接讲解
是一种最新的接合技术,相对超声、热板、振动等常规方法,具 有焊接稳定可靠、清洁安全、精密牢固、热学/机械应力小、省模具、 残渣少、无飞边、焊缝修改灵活等优点,可焊接多种材料(热塑性), 如PMMA、PC、ABS、POM、PP、PVC等。同时,LPKF激光塑料焊接技术还 属于一种三维塑料电路技术,这是一种全新的机电一体化技术。利用 激光加工塑料壳体的表面,可形成线路图,即三维模塑互连器件。其 优点是:制程短,仅需注塑、成型、金属化三步;精度高,线宽间距 150μm;柔性大,CAD数据激光直写,无需模具。该技术适用于手机内 置天线、汽车电子、传感器等应用领域中,目前一些国际知名公司已 将该技术应用于生产中
昌碩機構研發中心RD1
Motion sensor housing
昌碩機構研發中心RD1
Clearweld 工艺
Clearweld®是Gentex公司生产的一种焊接添加 材料的名称。这种焊接添加材料可以完全摆 脱传统激光焊接工艺中所遇到的颜色设计障 碍。这种液体添加材料在焊接零件之前涂在 焊接面上,它吸收激光从而实现焊接。不像 其他红外光吸收材料,Clearweld®在吸收激光 后变得非常洁净,所以在焊接区域无需进行 单独的颜色设计。
个人考虑应用在LCD Bezel上需要加PMMA Lens的方面
昌碩機構研發中心RD1
塑料焊接的工艺原理
高聚物材料的激光焊接是一种透射式焊接工艺。因 为许多热塑高聚物对于可见光和近红外光具有较好 的光学穿透性,这样激光就可以穿过上层材料到达 焊接面,下层的材料含有一种可以吸收激光的着色 剂,它吸收激光,从而受热融化下层材料。由于上 下两层材料都有很好的热传导性并且接触很紧密, 下层产生的热量可以传到上层材料并使它融化,这 样就把两个部件粘接在一起。 激光塑料焊接 目前激光透射式焊接有多种方式。其中最常用的两 种是轮廓焊接方式和扫描焊接的方式,这两种方式 的主要区别是在焊接材料上聚集能量的方式不同。 由于两者各有优点,不同的应用需要选择适宜的焊 接方式。 激光塑料焊接
塑料激光焊接技术
塑料激光焊接技术是一种将激光能量用于连接和焊接塑料材料的技术。
它是一种非接触式的焊接方法,通过将高能量激光束聚焦在塑料接头上,将塑料材料局部加热至熔点以上,使其熔化并在接头处形成固态连接。
以下是塑料激光焊接技术的一般步骤:
材料准备:选择适合激光焊接的塑料材料。
常用的可焊接塑料包括聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯等。
确保接头表面平整、清洁,无油污或杂质。
设计和准备接头:设计适合激光焊接的接头形状,例如接头的接触面积、角度和对接方式。
确保接头的质量和一致性。
激光焊接设备设置:根据材料类型和厚度,调整激光焊接设备的参数,例如激光功率、焦距和扫描速度等。
聚焦激光束:使用透镜将激光束聚焦在接头上,形成一个小的加热区域。
焦点位置和大小的控制对焊接质量至关重要。
加热和熔化:激光束照射在接头上,产生瞬间的热能,使塑料材料熔化。
材料的熔点取决于具体的塑料类型和配方。
固化和连接:在激光束停止照射后,熔化的塑料材料迅速冷却和固化,形成牢固的连接。
焊接质量取决于焊接参数的控制和材料的选择。
塑料激光焊接技术具有许多优点,包括高焊接速度、无需添加焊接剂、接头强度高、焊接区域热影响小等。
它广泛应用于汽车工业、电子设备制造、医疗器械、航空航天等领域中,用于连接和密封塑料零件。
激光焊接塑料原理
激光焊接塑料原理激光焊接塑料是一种高效的、精密的塑料连接技术,利用激光束对塑料进行局部加热,使其熔化并在固化后形成坚固的焊接接头。
这种技术具有无接触式操作、高精度、高速焊接等优点,因此在汽车、电子、医疗器械等行业得到了广泛应用。
激光焊接塑料的原理包括以下几个方面:1.激光源激光是一种高能量、高聚焦的光束,通常由激光器产生。
激光的特点是能够高度聚焦,使得其能量密度极高,可以在瞬间对塑料进行局部加热。
2.光束聚焦激光的光束在经过透镜或反射镜的作用下,可以被聚焦成极小的点,能够在焊接区域形成高能量密度的光斑。
这种高能量密度的光斑可以快速加热塑料,并使其瞬间熔化。
3.塑料材料选择塑料材料的选择对激光焊接的效果有着重要的影响。
一般来说,熔点较低、透光性好的塑料更适合激光焊接。
常见的适合激光焊接的塑料材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。
4.焊接工艺激光焊接塑料的工艺包括以下几个步骤:首先,确定好焊接区域,将要焊接的塑料件放置在焊接平台上;然后,通过调整激光焦距,确保激光能够准确聚焦在焊接区域上;接着,激光加热塑料,使其熔化,然后冷却固化形成焊接接头。
5.控制系统激光焊接塑料的关键在于激光的精确控制。
因此,焊接设备通常配备了精密的控制系统,可以调节激光的功率、焦距、扫描速度等参数,从而达到对塑料进行精确的加热和焊接。
激光焊接塑料的优点包括以下几个方面:1.高精度激光聚焦能够形成极小的光斑,能够在微米级别对塑料进行加热,因此能够实现高精度的焊接。
2.无接触激光焊接是一种无接触的焊接技术,不会对塑料表面造成损伤,适合对表面要求高的产品进行焊接。
3.高速焊接由于激光能够在瞬间对塑料进行加热,因此焊接速度非常快,适合批量生产。
4.焊缝美观激光焊接形成的焊接接头通常比传统的焊接方法更美观,焊接接头平整光滑,外观更加精致。
激光焊接塑料的应用领域非常广泛,包括以下几个方面:1.汽车工业激光焊接塑料在汽车工业中得到了广泛应用,例如在汽车灯具、内饰件、隔音材料等方面都可以看到激光焊接的身影。
激光塑料焊接原理【详解】
随着绿色环保理念在全球工业生产中的贯彻以及生产成本控制方面的考虑,塑料作为一种性能优异的可再生非金属材料,被日益广泛地应用在各行业的零部件设计、制造上,传统的金属部件越来越多地被拥有同样工作性能的塑料部件替代,同时对塑料零件之间的焊接连接技术和焊接质量也提出了更高的要求,这些变化为激光焊接技术在塑料材料领域的应用提供了契机。
一、传统塑料焊接常用的方法:1. 超声波焊接:超声波焊接法通过机械高频振动而形成接缝。
待装配的部件加压夹持于振荡焊头和固定焊头之间,然后与接触面呈直角,接受频率为20~40KHz的超声振动。
交替式高频应力在接缝界面处产生热量,从而形成优质的焊接。
用于这一工艺的工具十分昂贵,因此,适宜在生产量较大时采用。
应用领域包括在多头机上焊接医疗器材所用的阀门和筛检程序、盒体、汽车部件、吸尘器外壳等。
2. 摩擦焊接热塑性塑料摩擦焊接(也称为“旋转焊接”)与金属焊接的原理相同。
在这种焊接工艺中,将一片基材固定,另一片基材以受控的角速度旋转。
当部件压合在一起时,摩擦热导致聚合物熔融,冷却后即形成焊接。
摩擦焊接能产生优良的焊接质量,焊接工艺简单,重复性强,仅适合于至少有一个部件是圆形且不需要角度对齐的应用领域。
3. 振动焊接振动焊接也称为线性摩擦焊接。
两件热塑性部件在适当的压力、频率和振幅下相互摩擦,直到产生足够的热量使聚合物熔融为止。
振动停止后,部件彼此对齐,熔化的聚合物固化后形成焊接。
此焊接工艺主要优点在于能高速焊接大型复杂线性部件。
其它强项包括:能同时焊接多个部件,焊接工具简单,几乎能焊接所有热塑性材料,主要用于汽车和家用电器行业。
4. 热板焊接对于塑料接合来说,热板焊接是最简单的批量生产技术。
高温热板夹于待接缝的表面之间,直到软化为止。
此时,将热板抽出,两表面在受控压力之下贴合,保持一段特定的时间后合在一起。
然后,让熔融表面冷却,形成焊接。
焊接工具或加热组件配有内置电热器,以避免塑料粘连于焊接工具上。
塑料激光焊接工艺设计
塑料激光焊接工艺设计
塑料激光焊接是一种高精度、高效率的焊接技术,它可以将两个或多
个塑料件通过热融合方式牢固地连接在一起。
在进行塑料激光焊接时,需要进行一系列的工艺设计。
首先,需要选择合适的激光器。
常用的激光器有CO2激光器和半导体激光器。
CO2激光器适用于大尺寸、厚度较大的塑料件焊接,而半导
体激光器则适用于小尺寸、薄壁厚度的塑料件焊接。
其次,需要确定合适的焊接参数。
这些参数包括功率、速度、聚焦距
离等。
这些参数的选择应根据具体材料和工件来确定。
然后,需要设计合适的夹具和定位装置。
夹具和定位装置可以确保工
件在焊接过程中保持稳定位置,并且不会发生移动或扭曲。
最后,在实际操作中还需要注意以下几点:首先要保持良好的通风环境,防止产生有毒气体;其次要使用安全防护措施,避免激光伤害;
还要定期检查设备,确保设备的正常运行。
总之,塑料激光焊接工艺设计是一个复杂而又精细的过程。
只有在合
适的设备和参数下,并且遵循正确的操作规程,才能得到高质量、高效率的焊接结果。
塑料激光焊接工艺介绍【详解】
以下为塑料激光焊接的工艺,一起来看看吧。
1. 激光的波长塑料焊接过程中常用的是二极管激光器或半导体激光器。
光束处于近红外区域,并且光束波长在400~1,100μm,可以通过光纤传输,在这个范围内的激光束可以被大多数的塑料所吸收。
二极管激光焊接系统紧凑,并且激光器还可以达到更高级别的功率。
激光的波长可以根据特殊要求来设计。
半导体激光器的波长一般是808~980μm。
半导体激光器投资成本小,体积小,效率高。
2. 塑料材料热塑性塑料包含无定形塑料和半晶性塑料。
能够被激光焊接的塑料均属于热塑性塑料。
理论上,所有热塑性塑料都能够被激光焊接。
塑料激光焊接技术对被焊接塑料的要求为:在热作用区内的材料,要求对激光光波的吸收性好;不属于热作用区部分的材料,则要求对光波的透过性好,尤其在对两件薄塑料件进行叠焊时更是如此。
一般向热作用区塑料中添加吸收剂可以达到目的。
3. 吸收剂吸收剂的应用是塑料激光焊接工艺中非常重要的工艺。
塑料激光焊接的本质是将热作用区的待焊接塑料融化,随后冷却自然实现塑料件的接合。
让塑料融化需要使塑料件吸收足够的激光能量。
通常理想的吸收剂是碳黑,碳黑能够将红外波长的激光能量基本全部吸收,从而大大提高塑料的热吸收效果,使得热作用区的材料融化得更快、效果更好。
一些其他颜色的染料,也能够起到相同的吸收光波的效果。
添加吸收剂的方法有3种:一是直接向待焊接材料中渗入吸收剂,这样应该将渗过吸收剂的塑料件放在下面,而把没有渗吸收剂的塑料件放在上面,让激光光波通过;二是向塑料件待焊接的表面渗吸收剂,这样只有被渗透了吸收剂的一部分塑料将成为热作用区而被融化;三是在两块待焊接塑料件的接触处喷涂上或者印刷上吸收剂。
4. 其他参数与金属焊接不同,塑料激光焊接需要的激光功率并不是越大越好。
焊接激光功率越大,塑料件上的热作用区就越大、越深,将导致材料过热、变形、甚至损坏。
应该根据需要融化的深度来选择激光功率。
塑料激光焊接的速度比较快,一般得到1mm厚焊缝的焊接速度可达20m/min;而采用高功率的CO2激光器焊接塑料薄膜,最高速度可以达到750m/min。
塑料激光焊接工艺设计
塑料激光焊接工艺设计
激光焊接技术作为一种高效、精密的焊接方法,在工业生产中得到广泛应用。
而塑料激光焊接作为其中的一种特殊形式,具有独特的优势和特点。
本文将重点讨论塑料激光焊接工艺的设计,以及在实际生产中的应用。
塑料激光焊接的工艺设计需要考虑的因素有很多。
首先是选择合适的激光源。
激光源的功率、波长、光束质量等参数都会直接影响焊接效果。
其次是选择合适的焊接参数,包括激光功率、焦距、焊接速度等。
不同的塑料材料在焊接时需要的参数也会有所差异,因此需要根据具体情况进行调整。
此外,还需要考虑工件的设计和准备工作,确保焊接过程中能够达到预期的效果。
塑料激光焊接工艺设计还需要考虑焊接过程中可能出现的问题以及解决方案。
例如,塑料材料容易受热变形,因此在焊接过程中需要控制好温度和焊接速度,避免出现裂纹或变形。
此外,焊接接头的设计也很重要,需要确保接头的质量和强度符合要求。
针对不同的塑料材料,可能需要采用不同的焊接方式和工艺参数,以达到最佳的焊接效果。
在实际生产中,塑料激光焊接技术已经得到广泛应用。
例如,在汽车制造、电子设备制造、医疗器械制造等领域,塑料激光焊接都发挥着重要作用。
通过优化工艺设计,可以提高焊接效率,降低成本,
提高产品质量。
因此,对塑料激光焊接工艺的设计和优化具有重要意义。
塑料激光焊接工艺设计是一个复杂而关键的过程,需要综合考虑材料特性、焊接参数、工件设计等多个因素。
通过合理设计和优化,可以实现高效、精密的塑料焊接,为工业生产带来巨大的好处。
希望本文能够为相关领域的从业者提供一些参考和帮助。
透明塑料激光焊接方法
透明塑料激光焊接方法我前几天又试了个新方法做透明塑料激光焊接,这次总算成功了,可把我折腾坏了。
说实话,透明塑料激光焊接这事,我一开始也是瞎摸索。
我试过直接用高功率的激光就怼上去,觉得功率大肯定能行,结果把塑料给烫变形了,就像你用力过度去捏一个软糖,一下子就扁了还不成型。
这就是我犯的第一个错,根本没考虑到透明塑料的熔点低这个特性。
然后我想啊,这得控制好温度。
那怎么控制呢?我就开始调整激光的功率。
这个过程就像是调火候炒菜一样,功率大了就像火大了,菜容易糊;功率小了呢,就像火太小,炒不熟。
刚开始我一点点降低功率,可问题又出现了,焊接不上,两个塑料片之间还是各自为政,就像两个不想拉手的小孩子。
我又琢磨,是不是还得调整激光的脉冲频率呢。
于是我就开始在这方面下功夫。
我试过很多种频率,有的频率下虽然塑料没有烫变形,但是焊接处特别脆弱,稍微一动就断开了,这就好比你用胶水粘东西,看着是粘住了,但是粘得很不牢固,轻轻一拉就开了。
后来经过反复试验,我终于找到一个相对合适的功率和频率组合。
这个组合就像是一把钥匙配一把锁一样,每个透明塑料可能因为成分、厚度等因素都有自己适合的那一套。
我发现对于我手头这种比较薄的透明塑料,中等偏低的功率,再加上一个稍微高一点的脉冲频率就比较好。
就好比你给小朋友喂饭,得找到他接受的速度和量。
还有一点很重要的就是对焊接区域的预处理。
我一开始忽略了这一点,后来发现如果把焊接面清理干净,弄光滑,就像你洗脸把脏东西都洗干净才能涂面霜一样,焊接效果会好很多。
我都是用很细的砂纸轻轻打磨,然后用酒精擦拭,把可能影响焊接的灰尘油脂都去掉。
不过我也还有不确定的地方,比方说在不同环境湿度下,这个焊接方法是不是要微调,这个我还得接着研究。
但就目前我的经验来说,这些就是透明塑料激光焊接比较重要的点了。
我觉得要是谁也想做这个,一定得耐心,多尝试不同的功率、频率和做好预处理,多做实验才能找到最适合自己材料的焊接参数。
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塑料激光焊接工艺1.激光的波长在金属材料的激光焊接工艺中,一般采用YAG或者CO2激光作为光源,塑料焊接也不例外。
随着半导体材料工业的快速发展,半导体激光作为光源也渐渐得到了应用。
三者之中,由于易于获得较大功率,前两者在传统的材料加工工业中的使用较为普遍;而由于塑料激光焊接对光源功率大小要求不高,但对可控性和易操作性要求较高,因此半导体激光在塑料焊接中也很有用武之地。
CO2、Nd:YAG和半导体激光三种光源的波长、最大功率、最小聚焦直径等参数的典型值如下所列:1.CO2激光:波长较长,为10.6微米,属远红外波段,一般情况下塑料材料对这一波长的吸收情况好。
目前最大输出功率达50kW,转化效率约10%,最小聚焦直径约0.2~0.7mm。
焊接塑料时热作用区深度较深,适合于需要焊接较厚的塑料材料。
CO2激光不能用光纤传输,只能$&* 透镜反射镜组成的光学系统来构建刚性传输光路,从而影响激光头的操作性。
2.Nd:YAG激光:波长较短,为1.06微米,属近红外区波长,不易被塑料吸收。
最大输出功率6kW,转化效率为3%,最小聚焦直径0.1~0.5mm。
Nd:YAG激光的特点是聚焦区域小,可以方便地通过光纤传输来构建光路,可将激光头装到机器人手臂上,实现焊接过程的数控和精密自动化;另一方面可以较好地透过上层的待焊接材料,到达下层待焊接材料或者中间层而被吸收,从而实现焊接。
3.半导体激光:波长0.8~1.0微米,最大输出功率6kW,转化效率30%,最小聚焦直径0.5mm。
由于其输出输出功率较小,适用于焊接激光功率要求较低的场合,如小型塑料器件的精密焊接。
半导体激光能量转化效率高,易于实现激光器的小型化和便携化。
2.塑料材料能够被激光焊接的塑料均属于热塑性塑料。
理论上,所有热塑性塑料都能够被激光焊接。
塑料激光焊接技术对被焊接塑料的要求为:在热作用区内的材料,要求对激光光波的吸收性好;不属于热作用区部分的材料,则要求对光波的透过性好,尤其在对两件薄塑料件进行叠焊时更是如此。
一般向热作用区塑料中添加吸收剂可以达到目的。
目前能够使用激光焊接的单种成分塑料包括:PMMA――聚甲基丙烯酸甲脂(有机玻璃),PC塑料,ABS塑料, LDPE-低密度聚乙烯塑料,HDPE-高密度聚乙烯塑料,PVC-聚氯乙稀塑料,Nylon 6-尼龙6,Nylon 66-尼龙66,PS-PS树脂,等等。
上述各种塑料制成的塑料件,如模制的塑料品、塑料板、薄膜、人造橡胶、纤维甚至纺织物都可以作为被焊接的对象。
由于激光焊接具有传统焊接不具备的热作用区小、控制精确容易的特点,因此上述各种单体材料之间也可以进行焊接。
3.吸收剂吸收剂的应用是塑料激光焊接工艺中非常重要的工艺。
如前所述,塑料激光焊接的本质是将热作用区的待焊接塑料融化,随后冷却自然实现塑料件的接合。
让塑料融化需要使塑料件吸收足够的激光能量。
塑料自身能够以较高吸收率吸收激光能量自然最好,但一般在不添加吸收剂的情况下,塑料对光波的吸收性不是很好,吸收效率很低,融化效率不理想。
通常理想的吸收剂是碳黑,碳黑能够将红外波长的激光能量基本全部吸收,从而大大提高塑料的热吸收效果,使得热作用区的材料融化更快、效果更好。
一些其他颜色的染料也能够起到相同的吸收光波的效果。
英国焊接学会(TWI,The Welding Institute)研制出了一种对可见光透明的染料。
用这种染料做吸收剂,可以得到透明的塑料焊缝。
碳黑在吸收红外波段的激光光波的同时,也吸收可见光波,这也是碳黑看起来为黑色的原因,用碳黑作吸收剂会使激光焊接焊缝颜色变深,与母材颜色不同。
TWI研制出的对可见光透明的染料只吸收红外波段的电磁波,不吸收可见光,因此看起来焊缝仍然是透明的。
很多情况下,塑料焊接要求成品美观、精致,因此相比碳黑,对可见光透明的染料吸收剂非常受青睐。
添加吸收剂的方法有3种:一是直接向待焊接材料中渗入吸收剂,这样应该将渗过吸收剂的塑料件放在下面,而把没有渗吸收剂的塑料件放在上面,让激光光波通过;二是向塑料件待焊接的表面渗吸收剂,这样只有被渗透了吸收剂的一部分塑料将成为热作用区而被融化;三是在两块待焊接塑料件的接触处喷涂上或者印刷上吸收剂。
4.其他参数与金属焊接不同,塑料激光焊接需要的激光功率并不是越大越好。
焊接激光功率越大,塑料件上的热作用区就越大、越深,将导致材料过热、变形、甚至损坏。
应该根据需要融化的深度来选择激光功率。
塑料激光焊接的速度比较快,一般得到1mm厚焊缝的焊接速度可达20m/min;而采用高功率的CO2激光器焊接塑料薄膜,最高速度可以达到750m/min。
5.软件激光焊接系统中,计算机软件的作用是对激光头的运动轨迹和速度、激光功率等一般性的工艺参数进行数字化控制,以达到提高加工速度和精度、改善加工质量的目的,这些与传统的激光加工中的软件控制并没有什么不同,但由于塑料激光焊接中吸收剂的特殊作用,塑料激光焊接控制系统和加工系统又有其自身的特色。
英国TWI研究所结合其ClearWeld塑料焊接工艺,设计开发了计算预测吸收剂用量及用法的软件。
根据不同材料的厚度、颜色、吸收比率等,结合激光器的功率、光波透过率等参数,在焊接前用软件计算吸收剂的用量和添加方法,再根据预测的用量添加吸收剂。
提供给软件的输入数据包括:塑料材料特性:种类、厚度、颜色;焊接数据:焊接区域形状复杂程度、宽度、焊接速度;激光器特性:功率、红外光透过率等。
经过计算和筛选,软件给出的输出结果包括:吸收剂种类、用量及要求的添加方式的列表,焊接过程中激光光波在上层材料中的能量损失。
软件的计算结果与实际焊接测量的结果很接近,图6为焊接后生成的热影响区(HAZ)大小的计算值和实际测量值的对比,所用塑料材料为PMMA。
可见,软件计算结果与实测结果非常接近。
由于塑料激光焊接的规律性较强,有较好的可预测性,因此,采用软件计算筛选方法预测结果是非常有效和可行的。
塑料的激光焊接在汽车工业中,塑料的使用日益增加。
同样的,材料和元部件的整合意味着塑料的焊接方法日渐成为一项关键的技术。
已有的技术如超声波焊接,热板焊,以及粘合技术各有所长,但是这些技术存在不少局限性,如在加工过程,可焊接材料方面有限制,费用昂贵,或是需要使用专门工具。
然而,针对这些技术的限制,出现了一种新型技术。
高功率二极管激光器的商业化和传输焊接技术的发展从根本上改善塑料焊接的能力,它已发展到有可能促使激光焊接成为塑料加工的关键加工技术。
高功率二极管激光器高功率二极管激光器是基于固态技术而发展起来的,因此,它们可靠性好,典型的最少设计使用寿命在10,000工作时左右。
它们也对已有的激光器类型带来了进一步的显著改善,在结构紧凑性,光束尺寸,电光效率以及资本和运行费用方面。
例如,250W的激光头装置尺寸仅260×125 x 125mm,重5 kg。
辅助设备仅有一个小的控制面板和一个冷却装置。
组合控制系统与冷却装置的系统也可用。
激光头紧凑的结构使它可以被直接安装到机械手上,从而具有多轴加工能力。
如果需要的话,光束也可以通过光缆来传输。
二极管激光器的电光效率大于30%,相比于CO2和Nd:YAG激光器,各自的效率值分别为10%和4%。
目前现有的高功率二极管激光器输出功率大于6KW,这样的强度足以满足熔覆,焊接,以及金属的表面热处理。
然而,在汽车工业方面,激光焊接初始应用是在连接聚合物方面。
虽然热塑性塑料易于吸收远红外波段的辐射能,但是对于二极管激光器产生的近红外光却是透光的。
大部分能量不被聚合物吸收。
然而,可以通过有选择的加入添加剂如色素,填充剂,强化剂等来使塑料吸收激光能量。
传输焊接传输焊接技术利用了聚合物和添加剂的不同吸收和传输特性,采用了具有某种重叠的形态来实现焊接。
通过仔细的选择材料和添加剂,使得接点的上半部分可以透射激光而下半部分则被设计成可以吸收足够的激光能量,这样使得界面熔融,从而实现焊接目的。
在这方面的应用中,碳是很理想的添加剂,因为它易于吸收二极管激光器的能量。
激光传输焊接与现有的塑料焊接技术相比具有许多的优势。
与振动/超声焊接不同,激光传输焊接是非接触加工,这样比较不容易对敏感元件,比如含有电子线路的元件,造成损坏。
此外,它几乎不需要什么专门工具,而大部分振动/超声,热板焊接系统都需要许多专门的工具来对元件进行加工。
在激光加工过程中的关键因素包括:选择加入聚合物的添加剂,(即色素、增强剂、加工辅助剂),接缝设计,加工通路设计等。
英国Warwick Laser Systems公司(考文垂市)已研制出了一种塑料的激光传输焊接装置并且实现了商品化。
对一系列热塑性塑料的适用性评估已经确定了许多材料的焊接条件,这些材料包括了彩色材料,聚丙烯,聚乙烯,丙烯酸树脂,聚碳酸酯,玻璃填料和薄膜材料。
作为非接触技术,激光焊接避免了与其他传统技术有关的工具污染和产品放置的问题。
从二极管激光器系统射出的光束是高度可控的,而且输出稳定且可预先设定,并允许进行连续焊接。
激光器功率高,光束宽,因此可以进行大面积的焊接,事实上对于元件尺寸和结构没有任何限制。
而如果需要的话,光束的高度可控性和光束传输的准确性也能够确保十分精密的焊接操作。
汽车应用在食品包装,医疗设备,和科研设备等领域中都已很好的利用了激光传输焊接技术,而汽车工业仍是这项技术最主要的采用领域。
最近,英国Birkby's Plastics公司(西约克郡,利弗西奇)利用激光传输焊接技术来制造一种新型电控节气门(ETC)踏板用于机动车辆。
踏板如图1,它被制成玻璃填充尼龙模具,在汽车工业的用途很广。
新的ETC踏板特点是使用整合而非栓接的传感器,这使得它与其他踏板相比,具有集成,经济,且不易损坏特性。
当驾驶员踩踏板时,需求信号被传送到引擎控制系统,将它与点火图相比,可使燃料更精确地加到引擎中,保持高的燃烧效率,从而达到经济,性能的优化,和废气排放少的目的。
要将传感器整合在踏板里最重要的是将“电位计”精确焊接在正确位置。
由于电位计需要被准确的放置并且调零,所以若使用振动焊接技术在两个不同的塑料元件之间进行焊接是不现实的。
此外,因为使用的电位计和踏板用了两种不同级别的玻璃填充尼龙,它们的熔点不同,所以也无法使用热技术或者超声焊接技术来连接这两个元件。
Warwick Laser Systems公司的开发中心在成功的进行多次实验后,将二极管激光传输焊接系统直接合并到Birkby 公司特意建立的自动组装,焊接和测试生产线,来焊接电控节气门踏板组件中的两个玻璃填充尼龙元件(图2)。
该系统产生3mm宽的接缝并将电位计密封在踏板里。
图2:ETC激光焊接单元在这种情况下,激光器被安装在德国Kuka的机械手上,无需任何专门工具。