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塑料激光焊接是一種受到重視的工藝

什么塑料材料可以激光焊接。

塑料激光焊接定義：

隨著綠色環(huán)保理念在全球工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)施和生產(chǎn)成本控制的考慮，塑料作為一種性能優(yōu)良的可再生非金屬材料，在各行業(yè)的零部件設(shè)計(jì)和制造中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的金屬零件越來(lái)越被具有相同工作性能的塑料零件所取代，對(duì)塑料零件之間的焊接連接技術(shù)和焊接質(zhì)量也提出了更高的要求。這些變化為激光焊接技術(shù)在塑料材料領(lǐng)域的應(yīng)用提供了機(jī)遇。塑料激光焊接對(duì)塑料的要求。

一、傳統(tǒng)塑料焊接常用的方法

1.超聲波焊接

激光焊接原理圖。

超聲波焊接方法通過(guò)機(jī)械高頻振動(dòng)形成接縫。待組件夾在振蕩焊頭和固定焊頭之間，然后與接觸面直角，接受頻率為20～超聲振動(dòng)40KHz。交替高頻應(yīng)力在接縫界面產(chǎn)生熱量，從而形成高質(zhì)量的焊接。

這個(gè)過(guò)程的工具非常昂貴，所以適合在生產(chǎn)量大的時(shí)候使用。應(yīng)用領(lǐng)域包括閥門(mén)和篩查程序、盒子、汽車(chē)部件、真空吸塵器外殼等。用于焊接多頭機(jī)上的醫(yī)療設(shè)備。

2.摩擦焊接

熱塑性塑料摩擦焊接（又稱“旋轉(zhuǎn)焊接”）的原理與金屬焊接相同。在這種焊接過(guò)程中，固定一個(gè)基板，另一個(gè)基板以控制的角度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)零件壓在一起時(shí)，摩擦熱會(huì)導(dǎo)致聚合物熔化，并在冷卻后形成焊接。摩擦焊接可產(chǎn)生優(yōu)良的焊接質(zhì)量，焊接工藝簡(jiǎn)單，重復(fù)性強(qiáng)，只適用于至少一個(gè)圓形零件，不需要角度對(duì)齊的應(yīng)用領(lǐng)域。

3.振動(dòng)焊接

振動(dòng)焊接也被稱為線性摩擦焊接。兩個(gè)熱塑性部件在適當(dāng)?shù)膲毫Α㈩l率和振幅下相互摩擦，直到產(chǎn)生足夠的熱量熔化聚合物。振動(dòng)停止后，零件相互對(duì)齊，熔化的聚合物固化后形成焊接。

該焊接工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是可以高速焊接大型復(fù)雜的線性部件。其他優(yōu)點(diǎn)包括：可同時(shí)焊接多個(gè)部件，焊接工具簡(jiǎn)單，幾乎所有熱塑性材料都可以焊接，主要用于汽車(chē)和家用電器行業(yè)。激光對(duì)焊塑料。

4.熱板焊接

對(duì)于塑料接頭，熱板焊接是最簡(jiǎn)單的批量生產(chǎn)技術(shù)。高溫?zé)岚鍔A在待接頭的表面之間，直到軟化為止。此時(shí)，取出熱板，在控制壓力下粘合兩個(gè)表面，保持一段特定的時(shí)間。然后冷卻熔融表面并形成焊接。焊接工具或加熱部件配備內(nèi)置電加熱器，以避免塑料粘附在焊接工具上。塑膠激光焊接技術(shù)。

這種焊接工藝用于各種日用品，如吸塵器外殼、洗衣機(jī)和洗碗機(jī)部件、制動(dòng)液油箱、后燈、指示燈等汽車(chē)部件。熱板焊接的缺點(diǎn)是焊接速度慢。

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5.熱氣焊接

塑料激光焊接時(shí)不時(shí)的漏氣。

熱塑性塑料基材和熱塑性塑料焊條采用加熱氣流(通常是空氣)進(jìn)行加熱和熔化。焊縫在基材和焊條熔化后形成。為保證有效焊接，必須在焊條上施加適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫Γ⒈ＷC適當(dāng)?shù)暮附铀俣群秃笜屛恢谩Ｖ饕猛景ɑ瘜W(xué)品儲(chǔ)存容器、通風(fēng)管道、汽車(chē)保險(xiǎn)杠等注塑件的維護(hù)。氮用于聚乙烯等氧敏材料；氧形成更高的焊接強(qiáng)度。塑料激光焊機(jī)。

這種焊接方法的主要優(yōu)點(diǎn)是可以焊接大型復(fù)雜的零件，但焊接速度慢，焊接質(zhì)量完全取決于焊工的技能。

6.植入焊接

在植入焊接中，首先將金屬嵌件夾在待接頭部件之間，然后通過(guò)感應(yīng)或電阻加熱。當(dāng)使用電阻焊接時(shí)，需要沿接頭放置電線，將電流傳輸?shù)街踩氩考辉谑褂酶袘?yīng)焊接時(shí)不需要這種方法。植入焊接方法已用于焊接大型部件的復(fù)雜接頭，包括汽車(chē)保險(xiǎn)杠、電動(dòng)汽車(chē)和游艇外殼。塑料焊接方法有哪些。

二、塑料激光焊接原理

最常用的激光焊接形式稱為激光透射焊接。首先將兩個(gè)待焊塑料零件加壓夾在一起，然后將一束短波紅外激光定向待粘接部位。

圖1塑料激光焊接的基本原理

由于兩層材料被壓在一起，激光束被上層透光材料吸收，然后被下層材料吸收。熱能從吸收層傳遞到透光層，使兩層材料熔化并結(jié)合。激光焊接時(shí)慢反射原理。

塑料件激光焊接起泡怎么處理。

圖2塑料激光焊接工藝示意圖

同時(shí)，由于材料本身的熱膨脹和膨脹，產(chǎn)生內(nèi)部壓力。內(nèi)部壓力和外部壓力的共同作用確保了兩部分的堅(jiān)固焊接。圖1、圖2直觀地說(shuō)明了塑料激光焊接的原理和工藝。

在實(shí)際應(yīng)用中，塑料激光焊接有幾種不同的焊接工藝：順序周線焊接：激光沿塑料焊接層輪廓線移動(dòng)熔化，逐漸粘合塑料層；或沿固定激光束移動(dòng)夾層，達(dá)到焊接目的。同步焊接：來(lái)自多個(gè)二極管激光器的激光束通過(guò)光學(xué)元件進(jìn)行整形。激光束沿焊接層輪廓線引導(dǎo)，在焊縫處產(chǎn)生熱量，使整個(gè)輪廓線同時(shí)熔化粘結(jié)。掃描焊接：掃描焊接也被稱為準(zhǔn)同步焊接，掃描焊接技術(shù)結(jié)合了上述順序周線焊接和同步焊接兩種焊接技術(shù)。利用反射鏡產(chǎn)生10米/秒的高速激光束，沿待焊接部位移動(dòng)，使整個(gè)焊接部位逐漸加熱熔合。輻射掩膜焊接：激光束通過(guò)模板定位，熔化并粘合塑料。模板只暴露下塑料層上面積的小精確焊接部分。激光束只加熱產(chǎn)品上未覆蓋的部分。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)低至10微米的高精度焊接。塑料的焊接有哪些特點(diǎn)。

三、塑料激光焊接工藝

1.激光波長(zhǎng)

二極管激光器或半導(dǎo)體激光器常用于塑料焊接過(guò)程中。光束在近紅外區(qū)域，光束波長(zhǎng)400～1,100μm，激光束可以通過(guò)光纖傳輸，可以被大多數(shù)塑料吸收。激光焊接系統(tǒng)緊湊，激光也能達(dá)到更高的功率水平。可根據(jù)特殊要求設(shè)計(jì)激光波長(zhǎng)。半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)一般為808～980μm。投資成本低、體積小、效率高的半導(dǎo)體激光器。激光焊掃描速度是什么意思。

2.塑料材料

熱塑性塑料包括無(wú)定形塑料和半晶塑料。能被激光焊接的塑料均為熱塑性塑料。理論上，所有熱塑性塑料都可以用激光焊接。塑料激光焊接技術(shù)對(duì)焊接塑料的要求為：熱作用區(qū)內(nèi)的材料需要良好的激光波吸收；不屬于熱作用區(qū)的材料需要良好的光波滲透性，特別是在兩個(gè)薄塑料部件的疊加焊接中。一般來(lái)說(shuō)，在向熱作用區(qū)的塑料中添加吸收劑可以達(dá)到目的。

3.吸收劑

塑料焊。

吸收劑的應(yīng)用是塑料激光焊接過(guò)程中一個(gè)非常重要的過(guò)程。塑料激光焊接的本質(zhì)是熔化熱作用區(qū)的待焊塑料，然后冷卻，自然實(shí)現(xiàn)塑料部件的連接。塑料熔化需要吸收足夠的激光能量。激光焊優(yōu)點(diǎn)。

一般來(lái)說(shuō)，理想的吸收劑是碳黑。碳黑基本上可以吸收紅外波長(zhǎng)的所有激光能量，從而大大提高塑料的熱吸收效果，使熱作用區(qū)的材料融化得更快、更好。一些其他顏色的染料也能起到同樣的吸收光波的作用。

添加吸收劑的方法有三種：一種是將吸收劑直接滲入待焊接材料中，將滲透吸收劑的塑料部件放在下面，將無(wú)滲透吸收劑的塑料部件放在上面，使激光光波通過(guò)；二是將吸收劑滲入塑料部件的表面，使部分滲透吸收劑的塑料成為熱作用區(qū)并熔化；第三，在兩個(gè)待焊接塑料部件的接觸處噴涂或打印吸收劑。

4.其他參數(shù)

塑料件焊接。

與金屬焊接不同，塑料激光焊接所需的激光功率并不是越大越好。焊接激光功率越大，塑料部件上的熱區(qū)越大，越深，會(huì)導(dǎo)致材料過(guò)熱、變形甚至損壞。激光功率應(yīng)根據(jù)需要熔化的深度進(jìn)行選擇。

塑料激光焊接速度快，一般1mm厚焊縫焊接速度可達(dá)20m/min；采用高功率CO2激光焊接塑料薄膜，最高速度可達(dá)750m/min。

四、塑料激光焊接的優(yōu)點(diǎn)

激光焊接是利用高能密度激光束作為熱源的高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。20世紀(jì)70年代，主要用于焊接薄壁材料和低速焊接。焊接過(guò)程為熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)擴(kuò)散表面熱量，通過(guò)控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率，熔化工件，形成特定的熔池。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于微小零件的精密焊接。與傳統(tǒng)塑料焊接工藝相比，激光焊接具有焊接強(qiáng)度高、加熱冷卻速度快、熱影響小、焊接應(yīng)力和變形小、非接觸加工、焊接部件無(wú)外力、焊接困難、焊接工藝穩(wěn)定、焊接表面和內(nèi)部質(zhì)量好、性能高、真空、空氣和氣體環(huán)境、玻璃或光束透明材料等優(yōu)點(diǎn)。塑料激光焊接和超聲波焊接。

Phonak阻垢器

針頭防護(hù)產(chǎn)品

1)非接觸焊接，與待焊工件無(wú)物理接觸，熱塑性塑料無(wú)化學(xué)反應(yīng)，可在工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行，適用于需要衛(wèi)生和安全的醫(yī)療和食品行業(yè)。醫(yī)療行業(yè)主要用于注射系統(tǒng)、醫(yī)療電子設(shè)備、各種人工移植和出口產(chǎn)品。

2）可調(diào)節(jié)激光束的形狀和尺寸，以控制熱影響區(qū)和接頭區(qū)的尺寸，具有較高的自由度和良好的靈活性。焊接部件的尺寸和形狀不受限制，可實(shí)現(xiàn)二維甚至三維焊接，為定制部件的多樣化生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。塑料激光焊接的應(yīng)用。

3)焊接速度快，焊縫強(qiáng)度高，無(wú)飛邊，無(wú)殘?jiān)鼙ＷC焊接區(qū)域的良好外觀。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于普通乘用車(chē)來(lái)說(shuō)，非金屬材料的重量約占1/3，而一些車(chē)型的重量較大，而塑料是四種非金屬材料之一。高檔汽車(chē)保險(xiǎn)杠采用塑料激光焊接，可達(dá)到兩全其美的強(qiáng)度和外觀。其他激光焊接，如汽車(chē)濾清器、氣液分離器、汽車(chē)儀表盤(pán)外殼、電子開(kāi)門(mén)器、變速箱等，都能起到很好的效果。

激光焊接塑料常見(jiàn)問(wèn)題。

圖:激光焊接工藝已應(yīng)用于HYUNDAI頂級(jí)旗艦車(chē)型GENESIS、Equs等部分車(chē)型尾燈。歐卡德塑料激光焊接機(jī)。

4)精密牢固，不透氣，不漏水，可大大降低熱應(yīng)力和振動(dòng)應(yīng)力，最適合精密電子元件和易損壞的元件。

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