塑料激光焊接的方法、优势及应用

来源:博特激光    关键词:塑料焊接, , 新材料激活, 聚合物,    发布时间:2019-05-22

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激光焊接

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。


1塑料激光焊接常用焊接方法


在?#23548;?#24212;用中,塑料激光焊接有几种不同的焊接工艺方不法。


顺序型周线焊接

激光沿着塑料焊接层的轮廓线移动并使其熔化,将塑料层逐渐粘结在一起;或者将被夹层沿着固定的激光束移动达到焊接的目的。



同步焊接

来自多个二极管激光器的激光束,通过光学元件将激光束整形,激光束被引导到沿着焊接层的轮廓线上,同时在焊缝处产生热量,从而使整个轮廓线同时熔化并粘结在一起。



扫描焊接

扫描焊接又称?#32426;?#27493;焊接,扫描焊接技术综合了上述顺序型周线焊和同步焊接两种焊接技术。利用反射镜产生高速激光束10 米/秒的速度,沿着待焊接的部位移动,使得整个焊接处逐渐发热并熔合在一起。


照射掩膜焊接

激光束通过模板进行定位,熔化并粘结塑料,模板只暴露出下面塑料层上面积一个很小的精确的焊接部位,激光束仅对制品上没有被掩膜遮住的部分加热。使用这种技术可以实现低至10微米的高精度焊接。



2塑料激光焊接的优势


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?#24615;?#30340;优点,使它更适用于国家?#31216;?#33647;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。


3塑料激光焊接应用


激光焊接是一项无振动焊接技术,因此它特别适合用于鼠标、移动电话、连接器等加工精密的电子元器件,以及那些需要以更清洁的方式来熔接的复杂部件,例如含有线路板的塑料制品、医疗设备等。

01汽车工业领域


在汽车工业中,激光焊接塑料技术可用于制造很多汽车零部件,如自动门锁、无钥匙进出设备、?#21152;?#21943;嘴、变档机架、发动机传感器、驾驶?#19968;?#26550;、液压油箱、过滤架、前灯和尾?#39057;取?#20854;它汽车方面的应用还包括进气管光歧管的制造以及辅助水泵的制造。


02医学领域


在医学领域,激光焊接技术可用于制造液体储槽、液体过滤器材、软管连接头、造口术袋?#21360;?#21161;听器、移植体、分析用的微流体器件等。


激光还可以将塑料薄膜焊接在一起,它沿着薄膜的边缘移动,通过粘接作用形成一个包装用的封体结构。操作过程可以完成的非常快。


03新材料激活激光焊接应用


研究表明,聚合物对近红外线激光的透射?#25163;?#23569;达到20-50%,采用激光焊接技术才能获得优良的焊接效果。绝大多数本色塑料和很多有色半?#35813;?#22609;料,都能够达到此透光率要求,换句话说,激光焊接可以应用于绝大部分塑料。

另一方面,塑料对近红外线激光的吸收?#23460;?#26159;影响激光焊接效果的重要因素。大多数热塑性塑料可通过加入适量的炭黑,大幅提高其对激光的吸收率,但是对一些材料而言,激光焊接的应用还存在一定局限性。例如,如果两种材料均为?#35813;?#25110;者白色,近红外线激光都能透射通过,致使材料对近红外线激光的吸收极低,在这种情况下即不能采用激光焊接。另一个典型例子是PPS和LCP塑料,两种材料对近红外线激光的透射率很低,若光两种材料同时填充炭黑,则由于激光无法穿透而无法激光焊接。此外,许多矿物填充的化合物,也不适宜用激光来焊接,为克服激光焊接的这些局限性,一些塑料生产商积极研究开发有助于改善激光透射率及吸收率的新材料,并取得了?#19978;?#30340;进展,为激光焊接技术带来更广阔的应用前景。


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