以下为塑料激光焊接的工艺,一起来看看吧。 1. 激光的波长
塑料焊接过程中常用的是二极管激光器或半导体激光器。光束处于近红外区域,并且光束波长在400~1,100μm,可以通过光纤传输,在这个范围内的激光束可以被大多数的塑料所吸收。二极管激光焊接系统紧凑,并且激光器还可以达到更高级别的功率。激光的波长可以根据特殊要求来设计。半导体激光器的波长一般是808~980μm。半导体激光器投资成本小,体积小,效率高。
2. 塑料材料
热塑性塑料包含无定形塑料和半晶性塑料。能够被激光焊接的塑料均属于热塑性塑料。理论上,所有热塑性塑料都能够被激光焊接。塑料激光焊接技术对被焊接塑料的要求为:在热作用区内的材料,要求对激光光波的吸收性好;不属于热作用区部分的材料,则要求对光波的透过性好,尤其在对两件薄塑料件进行叠焊时更是如此。一般向热作用区塑料中添加吸收剂可以达到目的。
3. 吸收剂
吸收剂的应用是塑料激光焊接工艺中非常重要的工艺。塑料激光焊接的本质是将热作用区的待焊接塑料融化,随后冷却自然实现塑料件的接合。让塑料融化需要使塑料件吸收足够的激光能量。
通常理想的吸收剂是碳黑,碳黑能够将红外波长的激光能量基本全部吸收,从而大大提高塑料的热吸收效果,使得热作用区的材料融化得更快、效果更好。一些其他颜色的染料,也能
够起到相同的吸收光波的效果。
添加吸收剂的方法有3种:一是直接向待焊接材料中渗入吸收剂,这样应该将渗过吸收剂的塑料件放在下面,而把没有渗吸收剂的塑料件放在上面,让激光光波通过;二是向塑料件待焊接的表面渗吸收剂,这样只有被渗透了吸收剂的一部分塑料将成为热作用区而被融化;三是在两块待焊接塑料件的接触处喷涂上或者印刷上吸收剂。 4. 其他参数
与金属焊接不同,塑料激光焊接需要的激光功率并不是越大越好。焊接激光功率越大,塑料件上的热作用区就越大、越深,将导致材料过热、变形、甚至损坏。应该根据需要融化的深度来选择激光功率。
塑料激光焊接的速度比较快,一般得到1mm厚焊缝的焊接速度可达20m/min;而采用高功率的CO2激光器焊接塑料薄膜,最高速度可以达到750m/min。
塑料激光焊接的优势:
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接,焊接过程属热传导型,即激光辐射加热工件表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件熔化,形成特定的熔池。由于其独特的优点,已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。与传统塑料焊接工艺相比,激光焊接具有焊接强度高,加热和冷却速度极快,热影响区小,焊接应力和变形很小;非接触加工,对焊件不产生外力作用,可焊接难于接触的部位;焊接工艺稳定,焊缝表面和内在质量好,性能高;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接等诸多优点。
1)非接触焊接,与待焊接工件不发生物理接触,热塑性塑料不发生化学反应,可在工业环境下操作,适用于需要卫生安全的医疗和食品行业。医疗行业主要用于注射系统、医疗电子设备、各种人造移植及造口产品等。
2)激光束形状尺寸可调控,从而控制热影响区和接合区域大小,自由度高,灵活性好。不限制待焊接零部件尺寸及形状,能够实现二维甚至三维的焊接,为多样化定制化零部件生产提供了基础。
3)焊接速度快,焊缝强度高,无飞边,无残渣,能够保证焊接区域的良好外观。 4)精密牢固,不透气,不漏水,能极大减少热应力和振动应力,对于精密电子元器件及易损坏器件来说适合。
塑料激光焊接工艺介绍[详解]
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