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塑料与激光焊接能碰撞出怎样的火花

塑料激光焊接的原理

激光焊接这个词应该所有人都不陌生,它的原理也很简单,就是通过激光产生的高温使材料熔化达到焊接的目的。激光焊接最大的优点就是精密而且高效,适用于各种对精密度要求高的领域。

不过将激光焊接引入塑料领域,它的原理就显得有些复杂了。塑料激光焊接的原理是这样的。

图中分层的材料,是即将被焊接到一起的两种塑料。我们可以发现这两种材料的透明度有着很大的差别,激光可以穿过透明材料作用在交界处,使两层塑料之间熔化,进而焊接到一起。

这引出了塑料激光焊接几个要点。1.被焊接的塑料必须有一种是透明的。2.另一种塑料对激光热量的吸收率高。3.两层塑料的反射率应该尽可能小。因此塑料激光焊接的选材是较严格的,不过现在大部分塑料经过共混、涂覆处理都能满足激光焊接的要求,巴斯夫就研制出几种能透过激光的黑色尼龙和PET材料。

目前聚乙烯(LDPE、HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、尼龙66(Nylon66)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等都有在激光焊接领域的应用。

塑料激光焊接的优点

激光焊接的优点十分显著,首先它的焊接速度快,可以得到高精度的焊接件;能产生真空密封结构,防水防尘;焊接牢固,能够制造出超过原材料强度的焊接缝;焊接过程中热损坏和热变形小,无飞边,焊缝严密,非常适用于医药制品及精密电子类产品。激光本身由计算机软件控制,易于调整,可灵活透射到零件各个部位。同时,激光焊接能够焊接其它焊接方法无法达到的区域,对于外形复杂、形状不规则的制品尤为适用。塑料激光焊接是一项无振动焊接技术,该工艺大幅减少塑料制品的振动应力和热应力,降低制品本身的老化速度,可应用于易损坏的塑料零件。塑料激光焊接可以将不同组成、不同颜色、不同结构以及不同软化点的塑料零件焊接在一起。对于其他焊接方法很难实现或者无法实现。焊接设备即为激光发射装置,其本身并不需要和被焊接塑料零部件相接触,设备自动化程度高,方便加工。

激光焊接的设备

塑料激光焊接的应用

如今工程塑料的性能日益提高,塑料作为一种可再生材料,渐渐代替了部分金属材料。结合塑料激光焊接的优点,目前最合适的领域是:精密塑料电子元件领域、医疗器材领域、汽车领域。

由于激光焊接可以灵活透射到精密器件上,在精密塑料电子元件领域应用最为广泛,例如手机零部件(机壳,耳机座,USB 座),鼠标,传感器等。

激光焊接具备高精密性,而且加工过程是无需接触材料,还可以应用在对密封度要求很高的包装领域(医用输液袋、无菌密封袋、导管等)。

大部分激光焊接是由机器控制的,因此加工速度十分快,能够应用于大型机器的生产流水线,特别是在汽车领域。汽车上的塑料部件非常多,对精密性要求也高,例如

自动门窗开关、喷油嘴、变速箱支架、发动机传感器、液压油箱、水箱导管,过滤阀门支架、车灯等。

小结

激光焊接对于塑料焊接领域是影响巨大的,近几年涂料和填料的进步,打破了材料的性能限制。但塑料激光焊接机器的成本较高,在国内研发还不够深入,一直没受到很好的推广。中国一直是全球最大的塑料市场,只要突破技术问题,塑料激光焊接成本就会急速降低,能够将塑料材料引入高品质、高附加值的时代。

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