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塑料連接新浪潮——塑料激光焊接
2020-06-18
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塑料作為一種性能優異的可再生非金屬材料,被日益廣泛地應用在各行業的零部件設計、制造上,傳統的金屬部件越來越多地被擁有同樣工作性能的塑料部件替代。在汽車、航空航天、交通運輸等行業,輕量化的需求尤其強烈,也催生了各種塑料產品代替金屬,同時對塑料零件之間的連接技術和質量也提出了更高的要求。

一直以來塑料焊接是永久性連接塑料部件的*有效方法,傳統的塑料焊接工藝多為超聲波焊接、振動摩擦焊接、熱板焊接等,其痛點在于焊接方式有一定的局限,例如:焊接質量較差、生產效率低、難于實現復雜形狀焊接、環境污染嚴重、壽命短、后續處理等問題,這些問題一直以來困擾著塑料行業內人士。

現如今隨著激光技術不斷創新,復合材料的不斷開發,塑料激光焊接的出現恰恰彌補了這方面的缺陷,并將以其明顯的優勢逐步取代傳統的塑料連接方式。

與傳統的熱板焊接、摩擦焊接、超聲波焊接等技術相比,激光焊接技術的優勢特點如下:

1?局部加熱、非接觸式焊接。無加工器械的磨損,不損基材,降低成本;

2?加工精度高,質量好;

3?焊接過程清潔,無污染,綠色環保,特別適合對衛生要求高的醫療行業;

4?解決了產品焊后凹陷的問題,產品焊后外觀優良;

5?焊接速度快,自動化程度高,生產效率高;

6?激光傳輸可控,便于計算控制,可靈活應用在各微小部件,達到其他焊接方法焊接不到的區域;

7?沒有形狀、尺寸的限制,大大提高了產品形態、外觀的設計自由度;

8?激光熱源能量密度高,可實現塑料接合面溫度的*佳化,保證焊接過程的高速和高精度化;

9?影響范圍小,產生的震動應力和熱應力小,產品穩定性高,內部組織老化速度更慢,使用壽命長等。

正是基于以上優勢特點,使得塑料激光焊接技術在一些高焊接效率和高嚴格的外觀要求的場合具有非常明顯的優勢并被廣泛應用,例如汽車行業、醫療行業、家電行業、電子電器、照明行業等。

塑料激光焊接原理

兩種或兩種以上的(同種或異種)塑料部件,通過激光光束穿透上層透光材料,透射到下層吸光材料,兩部件受熱膨脹,激光能量被下層吸光部件吸收轉化為熱能,熔化其表面,再通過熱傳導,將熱能傳遞到上層透光部件上,在內部膨脹力與外部夾具壓力的協同作用下產生充分熔合,完成上下部件的牢固焊接。激光光束和焊接部件的相對移動形成焊縫。其焊接原理如下圖所示:

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兩種典型的塑料激光焊接結構

根據焊接工藝需求的不同,焊接結構設計可以分為融塌結構(Collapse)和非融塌結構(No Collapse)設計兩大類。

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對于變形較大的注塑件,一般適用于融塌結構,可彌補產品的變形對于焊接效果的影響。


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