激光塑料焊接五種方法介紹

近幾年，隨著技術(shù)的不斷升級(jí)，塑料的激光焊接在未來(lái)增長(zhǎng)的趨勢(shì)逐步顯現(xiàn)。前些年，激光有些技術(shù)沒(méi)有突破，而且激光器價(jià)格比較高，相比傳統(tǒng)焊接，一次性投入較大，可能不是很快產(chǎn)生效益。但是現(xiàn)在激光的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)就凸顯出來(lái)了，塑料的激光焊接，它可以降低設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)難度。

目前，很多的產(chǎn)品(包括汽車半導(dǎo)體行業(yè)、醫(yī)藥食品行業(yè)等)都對(duì)加工精度、美學(xué)外觀的要求非常高，就促使激光焊接成為這些產(chǎn)品生產(chǎn)的必要工藝，促進(jìn)了激光焊接技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

塑料激光焊接的相容性、融合溫度、匹配性越接近，它的效果就越好。塑料激光焊接應(yīng)用方式和金屬焊接不太一樣，包含順序型周線焊接、準(zhǔn)同步焊接、同步焊接以及照射掩膜焊接，下面奧萊光電對(duì)這幾種焊接方式做簡(jiǎn)單介紹。

1.輪廓焊接

激光沿著塑料焊接層的輪廓線移動(dòng)并使其熔化，將塑料層逐漸粘結(jié)在一起;或者將被夾層沿著固定的激光束移動(dòng)達(dá)到焊接的目的。

在實(shí)際應(yīng)用中，輪廓焊接對(duì)于注塑工件的質(zhì)量要求較高，特別是油氣分離器等有復(fù)雜焊線的應(yīng)用。輪廓焊接在塑料激光焊接的過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)焊接線的一定的熔深，但這個(gè)熔深很小且不可控，這就要求注塑件的變形不能太大。

2.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)元件將激光束整形，激光束被引導(dǎo)到沿著焊接層的輪廓線上，同時(shí)在焊縫處產(chǎn)生熱量，從而使整個(gè)輪廓線同時(shí)熔化并粘結(jié)在一起。

同步焊接主要應(yīng)用在汽車車燈、醫(yī)療行業(yè)。同步焊接是多光束，經(jīng)過(guò)光學(xué)整形呈現(xiàn)焊接軌跡的光斑，它的特性是減小內(nèi)應(yīng)力。因?yàn)橐蟊容^高，整個(gè)價(jià)格也比較高，所以在醫(yī)療方面應(yīng)用非常廣泛。

3.掃描焊接

掃描焊接又稱準(zhǔn)同步焊接，掃描焊接技術(shù)綜合了上述順序型周線焊和同步焊接兩種焊接技術(shù)。利用反射鏡產(chǎn)生高速激光束10 米/秒的速度，沿著待焊接的部位移動(dòng)，使得整個(gè)焊接處逐漸發(fā)熱并熔合在一起。

準(zhǔn)同步焊接應(yīng)用最廣泛，在汽車汽車配件行業(yè)，它是通過(guò)里面XY高頻的振鏡，它的核心就是對(duì)兩種材料塑料焊接塌陷的控制。輪廓焊接會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，這個(gè)內(nèi)應(yīng)力就會(huì)影響到物體的密封性。而準(zhǔn)同步是高速的一種掃描方式，而且配合現(xiàn)在控制，所以它能夠有效地消除內(nèi)應(yīng)力。

4.滾壓焊接

滾壓焊接是一種創(chuàng)新性的激光塑料焊接工藝，它有多種不同的形式。主要的滾壓焊接形式有兩種：

第一種是Globo滾珠焊接，激光鏡頭端部有一個(gè)氣墊式玻璃球，這個(gè)玻璃球同時(shí)起到聚焦激光以及夾緊塑料件的作用。在焊接過(guò)程中，Globo鏡頭由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)沿著焊接線滾動(dòng)完成焊接，整個(gè)過(guò)程就猶如圓珠筆寫字一樣簡(jiǎn)單。Globo焊接過(guò)程無(wú)需復(fù)雜的上夾具，只需要制作一個(gè)底模支撐產(chǎn)品即可。Globo滾珠焊接工藝還有一個(gè)變種Roller滾筒焊接工藝，區(qū)別在于將鏡頭端部的玻璃球改成圓柱狀玻璃桶以得到較寬的激光線段，Roller滾筒焊接適宜于較寬的焊接的焊接。

第二種是TwinWeld焊接工藝，這種塑料激光焊接工藝在鏡頭的端部加裝了一個(gè)金屬壓輪，在焊接過(guò)程中，壓輪壓住焊接線邊緣進(jìn)行焊接。這種塑料激光焊接工藝的優(yōu)點(diǎn)在于金屬壓輪不會(huì)產(chǎn)生磨損，有利于規(guī)模化生產(chǎn)。但是壓輪的壓力作用于焊接線邊緣，容易產(chǎn)生力矩，形成各種焊接缺陷。同時(shí)由于鏡頭結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，為焊接編程造成一定的困難。

5.照射掩膜焊接

激光束通過(guò)模板進(jìn)行定位，熔化并粘結(jié)塑料，模板只暴露出下面塑料層上面積一個(gè)很小的精確的焊接部位，激光束僅對(duì)制品上沒(méi)有被掩膜遮住的部分加熱。使用這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)低至10微米的高精度焊接。

借助掩模焊接原理可精確穩(wěn)固地焊接微流控部件。通道幾何形狀會(huì)保持原樣，避免熔化物流入僅 200 μm 的狹窄通道中。

奧萊光電激光塑料焊接系統(tǒng)主要優(yōu)勢(shì)：

1)利用高能量密度的激光熱源，實(shí)現(xiàn)塑料接合面溫度的最佳化，以保證塑料激光焊接過(guò)程的高速度和高精度化。

2)通過(guò)激光束形狀和尺寸的變化，可以將熱影響區(qū)和接合區(qū)域控制到很小的程度。焊接區(qū)域的外表面看不到焊接形成的痕跡，也看不到由焊接所形成的損傷。

3)焊接前將零部件組裝好，焊接過(guò)程非常容易。

4)對(duì)零部件的形狀和尺寸沒(méi)有限制，使零部件的設(shè)計(jì)自由度有一個(gè)飛躍性的提高。

5)焊接過(guò)程中沒(méi)有震動(dòng)，對(duì)于電子元件、醫(yī)療器械等震動(dòng)敏感的零部件來(lái)說(shuō)是非常有利的。

6)非接觸加工(連接的零部件和熱源沒(méi)有物理性的接觸)，容易維持醫(yī)療及食品器械等的衛(wèi)生安全。

7)激光光束傳送自由度高，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

8)不會(huì)產(chǎn)生有毒的煙霧等，焊接現(xiàn)場(chǎng)安全可靠。

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