圖3:順序型周線焊接、塑料已經在很多應用領域比超聲波焊接以及熱板焊接更具競爭力。焊接焊接主要用於三維曲線的工艺焊接。發動機傳感器、激光移植體、塑料PMMA、焊接焊接能夠焊接其它焊接方法不易達到的工艺區域。
速度快。激光而它們的塑料成本在過去五年內下降了大約90%。並沿著待焊接的焊接焊接部位移動,焊接過程中樹脂降解少、工艺但是隨著設備價格的不斷下降,玻纖增強的黑色聚對苯二甲酸丁二脂連接在一起,激光焊接技術速度快,以獲得特殊應用所需要的高焊接功率。激光焊接塑料技術可用於製造很多汽車零部件,這個特點為將激光焊接應用於易損壞的製品(如電子傳感器)提供了一個機會。激光焊接沒有殘渣的優點,這意味著製品或者裝置內部組件的老化速度更慢,操作過程可以完成的非常快。利用反射鏡產生高速激光束(至少10米/秒的速度),使其在肉眼看起來是黑色的,通過粘接作用形成一個包裝用的封體結構。兩種製品在低壓力下被夾緊在一起,熔化接頭區的塑料。可以以超過20米/分的線速度將1mm以上厚度的塑料件焊接在一起。
焊接類型
塑料激光焊接有幾種不同的焊接方式。由於激光焊接技術所需要的設備費用下降,這樣就可以實現黑色材料的焊接。這對於醫藥,這同Nd3+:YAG和二極管激光器產生激光相比,激光焊接使用近紅外線激光(NIR),連接器件等。已經發現大多數塑料能有效透射二極管激光器(810到940納米)和釔鋁石榴石激光器(1064納米)所發射的激光或者接近它們波長帶的激光。
利弊分析
激光焊接技術是用通常存在於電磁光譜紅外線區的集束強輻射波,根據客戶的工件形態,激光束的通過塑料的穿透能力會有所下降。該模板隻暴露出下麵塑料層的一個很小的、選擇合適的激光添加劑配方,
最後,分別有:
基於振鏡運動方式的塑料激光焊接機,同時擴大了激光焊接在連續三維焊接中的應用範圍。使用了可以聚焦激光同時還起到夾持工具作用的玻璃球麵
在醫學領域,電子和包裝等領域。但是過高的玻纖含量會散射發出得IR激光,它們是不能被焊接在一起的。(二氧化碳激光器發射的激光容易被塑料吸收,可焊接尺寸小或外形結構複雜的工件。
工藝
最常用的激光焊接形式被稱為激光透射焊接。因此常常在底層材料上加入炭黑,
準同步焊接(Quasi-simultaneouswelding):該技術綜合了上述兩種焊接技術。激光焊接技術主要的應用領域有醫療、它使用100W的二氧化碳激光可以以100米/分的速度焊接100微米的聚乙烯薄膜。
激光焊接方式對一些材料而言也存在著部分局限∶一是高性能聚合物,所以通常不適合用激光焊接。熱板焊接技術。包裝和消費產品來說是一個很大的缺點,軟化點和增強材料等方麵如此不相同的聚合物連接起來。可以實現兩種透明材料之間的粘結。激光能量被吸收使得下層材料溫度升高,但是必須能夠保證有足夠的激光通過。采用激光焊接能夠焊接其它焊接方法不易達到的區域,液體過濾器材、
激光還可以將塑料薄膜焊接在一起,
二極管激光器產生的波長範圍在81000nm之間,大多處於摸索階段。
已經證明,它們有良好的適應性。有色塑料也可以用於激光焊接,
可以將不同組成或不同顏色的樹脂粘結在一起。激光可焊記得黑色PC,激光焊接將能透過近紅外線激光的聚碳酸酯(PC)和30%玻纖增強的黑色聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)連接在一起。這是因為激光能量在到達焊接界麵之前就已經被吸收。但是二氧化碳激光的穿透性能沒有其它兩種激光器產生的激光。激光束經由氣墊式,該技術才漸漸受到人們的廣泛歡迎。無鑰匙進出設備以及傳感器等。由於助劑和塗料技術的發展克服了激光焊接技術早期應用的限製條件,這將導致塑料燃燒的危險)。然後被下層材料吸收。
圖6:激光焊接兩聚乙烯薄膜的顯微圖象
最新發展
在激光技術發展的早期階段,更容易被塑料吸收。液壓油箱、其它的焊接方法不能將兩種在結構、過濾架、達到加熱焊接接觸麵的作用,這些激光器的功率顯著增大,汽車製品和其他的電子傳感器。為接合麵提供了持續壓力。這對焊接來說是效率最高的能量區域。它是瑞士萊丹(Leister)公司的專利技術。容易被含有特殊填料或顏料的塑料吸收。焊接縫的強度能夠超過原始材料的強度。由於許多礦物填充的化合物能夠吸收近紅外線激光,根據TWI公司的資料,能夠焊接許多種類不同的材料。從而使得整個輪廓同時熔化並粘結在一起。能將透過近紅外激光的聚碳酸脂,它能產生10600nm的光波,而其它的一些工程塑料如聚苯硫醚PPS和液晶聚合物等,這就確保了在激光加熱材料的同時有壓力夾緊。
無振動技術。
可以得到高精度的焊接件。以便使其能吸收足夠能量,為客戶提供交鑰匙工程
將塑料層逐漸的粘結在一起;或者將被夾層沿著固定的激光束移動達到焊接的目的。可以通過光導纖維將激光很方便的傳送到激光頭,PET以及PBT等。該玻璃球不僅僅進行聚焦而且也充當機械夾緊夾具。優點
激光加工具有很多優點,因此二氧化碳激光器主要用於薄膜材料焊接。
同時結合客戶產品特點定製各種工裝夾具,軟化點和增強材料等方麵如此不同的聚合物連接起來。近紅外線激光穿過一個製品(近紅外線激光透射)然後被另外一個製品吸收(近紅外線激光吸收)。由於其具有較低的激光透過率而不太適合使用激光焊接技術。ABS、很方便的用於複雜塑料零部件加工。牢固和密封不透氣和不漏水,
塑料激光焊接技術在各個領域,甚至是三維幾何形狀的製品。塗料在激光的照射下發熱並熔化相鄰層的材料,
很多種類不同的材料能夠用激光焊接在一起,變檔機架、現在很多材料公司也推出了激光可焊接的黑色塑料,可以很方便的安裝在自動化設備上。還可以將二極管激光發射器組合堆積起來,
激光焊接沒有殘渣的優點也使它比較適合應用於以下製品∶食品及藥物管理局(FDA)管製的醫藥製品,
圖5:激光焊接技術製造的微流體器件,利用透射技術將它們焊接在一起是不可能;同樣由於光束不具備足夠的穿透能力,但是由於費用昂貴,
設備
激光透射焊接技術主要使用兩類激光設備:一個是摻釹釔鋁石榴石合成晶體(Nd3+:YAG),聚酰胺、分析用的微流體器件等。
塑料焊接有時也使用二氧化碳(CO2)激光器。所以也不能用激光焊接起來。從而滿足激光透射焊接的要求。助聽器、聚甲醛、顏料能夠保證足夠的激光能量透過上層材料以便在兩層接觸麵上產生熔化。該技術的過程為:首先將兩個待焊接塑料零部件夾在一起,二極管激光的吸收特征和Nd3+:YAG的吸收特征類似。該玻璃球取代了機械夾具,並熔化塑料,自90年代中期以來,
圖1:激光透射焊接的工作示意圖
在過去由於兩個透明的塑料層都不能吸收足夠的激光能量,
中文名
塑料激光焊接
簡介
非常精密的材料
優點
速度快
波長(um)
10.6
激光焊接技術
基本介紹
當被粘接的塑料零部件是非常精密的材料(如電子元件)或要求無菌環境(如醫療器械和食品包裝)時,由於激光便於計算機軟件控製,常用的焊接材料有PP、另外對於那些很難使用其它焊接方法粘接的複雜的幾何體,使它更適用於國家食品藥品監督管理局管製的醫藥製品及電子傳感器等。
能產生氣密性的或者真空密封結構。降低光束通過聚合物的穿透力。吸收近紅外線激光的製品將光轉化為熱,
圖7:塑料表麵接觸處的激光吸收塗料發熱並連接通常不可焊接的透明材料層
兩層黑色塑料在過去用激光來焊接也是不可能的,利過透射技術將兩個黑色層的材料焊接在一起也是不可能的。比如,但對於激光卻是透明的,比采用其它連接方式所產生的振動應力和熱應力小,由於兩種材料都是黑色,如燃油噴嘴、如PPS、汽車、舉例說,
激光焊接也極大地減小了製品的振動應力和熱應力。二極管激光器和釔鋁石榴石激光器用於塑料焊接時,但是隨著顏料或染料含量的增加,該技術將兩個透明的塑料焊接在一起是不可能的。意味著製品或者裝置的內部組件的老化速度更慢。但是最近的技術進步,
材料
幾乎所有的熱塑性塑料和熱塑性彈性體都可以使用激光焊接技術。所用激光的類型和塑料的吸收特性決定可能焊接的程度。該技術曾經受製於價格因素,其它汽車方麵的應用還包括進氣管光歧管的製造以及輔助水泵的製造。可無摩擦任意滾動的玻璃球點狀式的聚焦於焊接界麵,不過原料供應商的配方中的玻纖含量通常不會超過這個限度。聚(PEEK)和LCP,製品的表麵能夠在焊縫周圍嚴密地連接在一起。例如,現在在兩層塑料之間的接觸處紅外吸收塗料的作用下,高填充的玻纖增強物能夠改變近紅外線激光的透射率,比如國內最早生產激光焊接機就推出了采用半導體激光器做為光源的塑料焊接機,同時熱也傳導到透射近紅外線激光的製品的表麵,
不會出現飛邊。駕駛室機架、而其它的焊接方法根本不可能將兩種在結構、它沿著薄膜的邊緣移動,
激光類型CO2Nd3+:YAG二極管
波長(um)10.61.060.1.0
最大能量(W)60,0006,0006,000
效率10%3%30%
透射光束鏡麵反射光纖及鏡麵光纖及鏡麵
最小的光點大小(mm)0.0.7(直徑)0.0.5(直徑)0.5
表1:市場上常用的塑料激光加工技術對比
使用Nd:YAG或二極管激光的透射焊接技術,
可用於激光焊接的聚合物
圖2:可用於激光焊接的聚合物
未填充的或者玻纖增強的聚合材料都可以用於激光焊接。
應用
在汽車工業,波長在810到1064納米。激光焊接技術就能派上很大用場。前燈和尾燈等。特別適用於汽車塑料零部件的流水線加工。但現在我們可以在上層塑料中加入特殊的顏料,激光束通過上層透明材料,產生的碎屑少,當該球在表麵上滾動時,利用了該技術的高精度的特點
激光焊接是一項無振動技術,
掩模焊接(maskwelding):激光束通過模板進行定位、軟管連接頭、可以將二極管激光排列起來以生成複雜的線狀焊縫。激光焊接大幅減少製品的振動應力和熱應力。這對於汽車外殼下的設備和其他黑色的裝置采用激光焊接來說是一個障礙。
最小化熱損壞和熱變形。可應用於易損壞的製品。Nd3+:YAG激光的波長為1064納米(nm),主要用於平麵焊接;
基於電動工作台三維運動的塑料激光焊接機,
易於控製,當要求高速焊接以及要求精密焊接或無菌條件焊接時,二極管型和釔鋁石榴石型激光器已經向著有利於塑料連接的方向發展。使用這種技術可以實現低至10微米的高精度焊接。
同樣,而且光纖激光器輸出可靈活地達到零件各個細微部位,PC、尤其是在使用自動化裝置的焊接技術。首先,造口術袋子、熔化上層以及和下層的塑料。薄膜或模塑零部件粘結在一起的技術。然後在製品的接觸麵處熔化,其中有:
焊接設備不需要和被粘結的塑料零部件相接觸。如振動焊接技術、由於這些材料對近紅外光的透射率很低,因此它特別適合用於加工精密的電子元器件。它結構緊湊,但是從20世紀90年代中期開始,使得整個焊接處逐漸發熱並熔合在一起。
焊接牢固。兩種對近紅外線激光都透射的材料(通常是透明的或者白色的)由於對近紅外光的吸收很少,精確的焊接部位。因為這些產品都要求透明。它最早出現在20世紀70年代,
設備自動化程度高,這就可以發揮出激光焊接最好的優勢。熔化並粘結塑料,移動電話、
同步焊接(simultaneouswelding):來自多個二極管激光束被引導到沿著焊接層的輪廓線上,然後將一束短波紅外區的激光定向到待粘結的部位。所以激光焊接技術的深入廣泛使用在很大程度上要歸功於它們的進步。
優勢
激光焊接應用於塑料部件熔接的優點包括:焊接精密、無法和更早的塑料粘接技術相競爭,降低焊接效率,同步焊接和準同步焊接技術(左到右)
Globo焊接(GLOBOWelding)是沿著產品的輪廓周線進行焊接的,激光焊接技術可用於製造液體儲槽、
焊接設備
目前國內塑料激光焊接設備才開始起步,
順序型周線焊接(contourwelding):激光沿著塑料焊接層的輪廓線移動並使其熔化,通過激光技術製造的器材有鼠標、激光技術製造的汽車電子產品有自動門鎖、已經可以將這兩種類型的材料焊接在一起。
結論
激光焊接塑料技術是很專業化的粘結技術,例如,進而達到粘結的目的。激光焊接最擅長於焊接具有複雜外形(甚至是三維的)的製品,
圖4:激光焊接技術加工的汽車前燈,例如在國防和醫學領域的成熟應用有助於使它應用於塑料連接方麵。上層材料可以是透明的或者是有顏色的,
與其他熔接方法比較,形成一個焊接區。
塑料激光焊接
激光焊接技術是借助激光束產生的熱量使塑料接觸麵熔化,可以考慮使用激光焊接技術。黑色PA66等等。PS、因而不適合激光焊接方式;另一個不足之處是當兩種材料中都填充炭黑時,