激光技术在塑料焊接应用

来源:大族激光    关键词:塑料激光焊接, 大族激光, 激光技术,    发布时间:2019-07-01

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近几年,随着技术的不断升级,塑料的激光焊接对未来是增长的趋势。这篇文章内容主要分为四个部分,第一部分是关于塑料激光焊接原理,工艺研究以及检测方法;第二部分是关于塑料激光焊接行业应用,包括3C、汽车配件、医疗器械等;第三部分是透明塑料无痕焊接技术,是大族激光革命性的技术。最后一部分是简单介绍一下大族激光。

 

塑料激光焊接原理

顾名思义,它就是两种材料叠加,在夹具的作用下,激光透过上层材料,被下层材料吸收,然后通过一种热传导的方式,使上层材料和下层材料融合在一起。右边这个图是我们新的技术突破,就是针对于透明塑料做到拼接焊。塑料在拼接上难度非常大,我们实现了透明塑料的拼接焊,也是为医疗行业上专门做了工艺的研究。

 

塑料的传统焊接和激光焊接对比

在传统焊接方面,热板焊接用的很少,前几年应用最多的就是振动摩擦焊接、超声波焊接,这两种都是振动焊接,工件在接触材料表面进行高频的振动,通过摩擦达到它的熔点,然后融合,这种技术有很多的缺陷,它是接触式的,还有震动、融合,容易产生缺陷,而且时间长了会产生疲劳,零件就容易脱落,它的机械应力比较大,这就严重影响气密性。


激光焊接塑料就有效避免这些不良因素。一是它是非接触,二是焊接强度高,不容易失效,减少风险。在汽车配件行业,这两年激光焊接基本全部替换超声波焊接。激光焊接生产的柔性会更好,对工人的工作环境也比较好,而超声波焊接的工作环境是特别差。


前些年,激光有些技术没有突破,而且激光器价格比较高,相比传统焊接,一次性投入较大,可能不是很快产生效益。但是现在激光的经济优势就凸显出来了,激光焊接塑料,它可以降低设计人员对产品的设计难度。目前,很多的产品(包括日用产品、3C产品等)都对加工精度、美学外观的要求非常高,就决定了应用激光焊接技术。


塑料激光焊接的相容性、融合温度、匹配性越接近,它的效果就越好。塑料激光焊接应用方式和金属焊接不太一样,包含轮廓焊接、准同步焊接、同步焊接。首先介绍一下轮廓焊接,激光头、激光束沿着产品的轮廓去运动,激光头移动平台沿着轨迹进行焊接,它是逐步完成的。


准同步焊接应用最广泛,在汽车汽车配件行业,它是通过里面XY高频的振镜,它的核心就是对两种材料塑料焊接塌陷的控制。轮廓焊接会产生较大的内应力,这个内应力就会影响到物体的密封性。而准同步是高速的一种扫描方式,而且配合现在控制,所以它能够有效地消除内应力。在这个基础上,大族激光结合自己外光路技术,开发出来3D同步塑料焊接技术。这个技术在很多曲面产品上已经有实际的应用,空间曲线可以完成焊接轨迹。


同步焊接主要应用在汽车车灯、医疗行业。同步焊接是多光束,经过光学整形呈现焊接轨迹的光斑,它的特性是减小内应力。因为要求比较高,整个价格也比较高,所以在医疗方面应用非常广泛。


在塑料激光焊接领域,除了焊接技术,我们还有一些配套,比如说检测技术,材料的特性对焊接的效果会产生非常大的影响,我们自己研发的透光率测试仪、气密级检测设备。


接下来介绍行业应用,塑料激光焊接在医疗领域应用比较广泛,包括制造液体储槽、液体过滤器材、软管连接头、造口术袋子、助听器、移植体、血液透析、分析用的微流体器件等等,比如血液透析仪就是通过用同步焊接的方式去完成。在家电行业应用包括空调风叶、液冷灯、LED、水杯等。


目前,最广泛的应用在于汽车工业领域。包括自动门锁、无钥匙进出设备、启动开关、胎压监测计、仪表盘、前灯和尾灯、进气歧管、燃油喷嘴、变档机架、发动机传感器、驾驶室机架、液压油箱、变速箱过滤器等。在消费类电子3C行业,包括手机外壳、耳机外壳、键盘、传感器、电子元件、微开关、纺织品、尼龙表带等等。


针对塑料激光焊接,我们推出了一些专用的标准设备,包括轮廓、准同步的、3D准同步、同步,还有针对于某一类产品,比如汽车、仪表盘、运动水杯、汽车企管等。


接下来我介绍一下透明塑料激光无痕焊接技术,这个技术在医疗领域应用非常广泛。


 

这个是高分子材料,它有自己的物理性质以及化学性质,价格也比较廉价,最容易成型。


现在大家都非常关心自己的身体健康,这样就推动了医疗器件产品的使用。针对透明塑料无痕焊接,我们的研究也是基于一些理论,工艺研究也离不开理论基础。


在医疗应用方面,我们对透明塑料包括它的切面的力学分布进行研究。它的原理是在金属表面毛化,毛化之后两种材料通过传导的方式,是上层塑料的谋划和金属相互牵连在一起。这些实际案例应用包括电池、医疗理论和pp的焊接等。