"激光焊接"是否將成為塑料焊接的最優(yōu)選擇？

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在美國(guó)，塑料激光焊已經(jīng)發(fā)展成為了特別適合某些應(yīng)用的連接方法。而，德國(guó)FRIMO公司的紅外線焊接設(shè)備已經(jīng)非常給力，投資成本相對(duì)較低, 且效率較高。與其它焊接方法如超聲波焊接、振動(dòng)焊，熱平板焊接相比，激光焊接具有成本和性能方面的優(yōu)勢(shì)，其設(shè)備的投資成本可節(jié)省20%。

現(xiàn)在，激光焊接不為人們所熟悉是其得到廣泛應(yīng)用的最大障礙。但，隨著各個(gè)國(guó)家對(duì)其深入的研究，適合激光焊接塑料的大力開(kāi)發(fā)，相信塑料焊接的未來(lái)會(huì)屬于“塑料激光焊接”。回復(fù)“焊接”，查詢更多相關(guān)文章

一、常見(jiàn)的塑料焊接技術(shù)有哪些？

到目前為止，應(yīng)用于塑料的焊接的方法約有十幾種，但主要應(yīng)用的還是以下四種：

1.超聲波焊接：利用高頻震蕩波在塑料件在的結(jié)合面上產(chǎn)生摩擦熱進(jìn)行的焊接。主要應(yīng)用在電子管、過(guò)濾器、汽車零部件等方面的焊接。

2.摩擦焊接：利用摩擦熱使塑料加熱、熔融；停止摩擦后塑料將冷卻固化；在一定壓力的繼續(xù)作用下，完成塑料的焊接。

3.振動(dòng)焊接：以適當(dāng)?shù)念l率、振幅振動(dòng)摩擦2個(gè)零部件，使塑料加熱、軟化；振動(dòng)摩擦停止之后，零部件冷卻、凝固；在一定壓力的作用下，完成焊接過(guò)程。（能完成大型零部件的高效焊接。）

4.熱板焊接：將熱板夾在兩塊塑料接合面之間，通過(guò)熱板使塑料塊受熱、熔化；然后撤掉熱板，使兩塑料面貼合，冷卻、固化，受壓，完成焊接。

除了以上四種是主要的塑料焊接方法，目前還有一種新型的焊接方式——塑料激光焊接，下面我們先來(lái)看與傳統(tǒng)焊接技術(shù)相比，塑料激光焊接到底有哪些突出的地方？如下表

表：普通塑料焊接技術(shù)與激光焊接技術(shù)對(duì)比

注：從表格中，我們可以看出，塑料激光焊接技術(shù)相對(duì)于其他傳統(tǒng)的塑料焊接工藝，不僅克服了不能焊接三維空間形狀的部件的缺點(diǎn)，還大大提高了制件形態(tài)、尺寸的設(shè)計(jì)自由度，工程自動(dòng)化，并且制件的質(zhì)量也相對(duì)較高，成本卻降低。

二、何為塑料激光焊接技術(shù)？

1.塑料激光焊接原理

首先，我們從焊接原理來(lái)看，塑料激光焊接技術(shù)對(duì)塑料是有要求的，接合在一起的兩塊塑料部件，上層材料需要是可被激光穿透的，下層材料是可吸收激光。這樣在焊接的時(shí)候，下層材料吸收激光的能量并轉(zhuǎn)化為熱能，促使材料表面融化，融化層非常淺，（所以激光焊接的接合痕非常小，但強(qiáng)度有可能比材料本身還高。）在融化的同時(shí)，由于熱傳遞促使接合附近的材料也受熱軟化。當(dāng)達(dá)到部件規(guī)定的尺寸的時(shí)候，撤掉激光，等待塑料部件冷卻、固化，并繼續(xù)施加一定的壓力，促使焊接完成。如圖：

圖：塑料激光焊接

2.五種激光焊接的方法

根據(jù)實(shí)際的焊接任務(wù)和焊接要求，激光的照射方法便有所不同，常見(jiàn)的有以下五種焊接方式：1.輪廓焊接 2.掩膜焊接3.準(zhǔn)同步焊接4.同步焊接5.Globo 焊接

（1）輪廓焊接（CW:Contourwelding）：如下圖，一束激光投射到待焊接的制件上，沿著焊接區(qū)域的輪廓掃描一周，兩個(gè)被夾緊的塑料部件，下層制件受熱融化并連接在一起。制程簡(jiǎn)單、快捷，精確到高。

圖：輪廓焊接

應(yīng)用實(shí)例：

圖：西門(mén)子VDO公司油泵輪廓焊接

表：西門(mén)子VDO公司油泵輪廓焊接工藝參數(shù)

注：此制件焊接過(guò)程，精確度高，過(guò)程無(wú)滲水、無(wú)氣泡、焊接縫恒定，顏色穩(wěn)定，制件外觀完美。

圖：德國(guó)Treffert公司特定顏色的輪廓線焊接

表：德國(guó)Treffert公司特定顏色的輪廓線焊接工藝參數(shù)

注：此制件輪廓線焊過(guò)程，沒(méi)有添加粘合劑，無(wú)化學(xué)反應(yīng)，清潔衛(wèi)生，可以用于醫(yī)療衛(wèi)生包裝，無(wú)顆粒焊接。

（2）掩膜焊接（(MW:maskwelding）：線狀的激光束穿過(guò)反射掩膜，掩膜的陰影區(qū)下方是不需要連接的區(qū)域；特點(diǎn)：線狀型聚焦激光束，任何可以想象的平面幾何形狀、快速靈活、精細(xì)的二維焊接結(jié)構(gòu)；應(yīng)用：適用于微米級(jí)的或宏觀線度的焊接應(yīng)用。

圖：掩膜焊接

（3) 準(zhǔn)同步焊接（QCW:quasisimultaneouswelding）：兩個(gè)掃描鏡以非常高的速度沿著輪廓多次偏轉(zhuǎn)激光光斑。在這種方法中，整個(gè)圖案的加熱和連接幾乎是同步完成的；特點(diǎn)及應(yīng)用：適用于不同的直徑、無(wú)須旋轉(zhuǎn)零件、高產(chǎn)能、無(wú)需夾緊裝置。

圖：準(zhǔn)同步焊接

(4) 同步焊接（SW:simultaneouswelding）：同步焊接首先根據(jù)焊接區(qū)域形狀定制相應(yīng)的激光頭，要求焊接區(qū)域形狀一般都是對(duì)稱的，比如圓形。同步焊接的激光束來(lái)源于多個(gè)二極管激光束，它們同時(shí)作用于焊接區(qū)域的輪廓線上熔化焊接區(qū)域達(dá)到焊接效果。

圖：同步焊接

圖：西門(mén)子燃料泵的同步焊接

表：西門(mén)子燃料泵的同步焊接

注：此制件焊接性能非常好，焊接縫小于100um，外表面美觀，材料連接強(qiáng)度高，工藝穩(wěn)定，速度快。

（5）Globo 焊接：沿著產(chǎn)品的輪廓周線進(jìn)行焊接。特點(diǎn)與應(yīng)用： 二維和三維的任意形狀、無(wú)需附加的夾緊裝置夾緊壓力及能量應(yīng)用的最優(yōu)化同步、可與多維機(jī)械手作聯(lián)合配套應(yīng)用。

圖：Globo 焊接

從以上五種不同的激光照射方式，完全可以滿足大部分塑料零部件的焊接，并且可以克服傳統(tǒng)塑料焊接技術(shù)的缺點(diǎn)，自身的優(yōu)點(diǎn)也非常凸出。

優(yōu)點(diǎn)：

1.光束強(qiáng)度可控，可盡量避免部件變形或受損；

2.激光光束集中，便于接縫準(zhǔn)確成型；

3.這種工藝屬非接觸式工藝，既清潔又衛(wèi)生，焊接過(guò)程也沒(méi)有顆粒產(chǎn)生，也不需要溶劑；

4.激光焊接適用于單次焊接及連續(xù)焊接；

5.焊接速度根據(jù)聚合物吸收率而定；

6.工件的幾何形狀沒(méi)有限制，設(shè)計(jì) 自由度非常高；

7.可以通過(guò)檢測(cè)溫度來(lái)控制制品的合格率，從而提高生產(chǎn)質(zhì)量；

8. 生產(chǎn)過(guò)程平穩(wěn)，無(wú)振動(dòng)，可將弧光灼傷降到最低；

9.激光焊接產(chǎn)生最小的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。

三、目前塑料激光焊接技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

目前已經(jīng)使用激光焊接技術(shù)的實(shí)例有如下：

1.汽車領(lǐng)域：

1）汽車鑰匙及啟動(dòng)部件；2）尾燈等照明燈；3）儀表柵格；4）進(jìn)給連通器；5）各種傳感器；6）防震、隔音用橡膠墊；7）燃料罐及燃料送給系統(tǒng)；8）過(guò)濾器激光焊接等；

2.醫(yī)療領(lǐng)域：1）醫(yī)用、醫(yī)療用具的殺菌包裝器具；2）注射器的激光焊接；3）微泵（部件微細(xì)鏈接）；4）輸液用醫(yī)療器械等

3.其他領(lǐng)域：手機(jī)、家電外殼及其電子器件的顯示窗部分的連接和合成纖維的接縫連接等（防水及防護(hù)衣料等）

應(yīng)用實(shí)例：

作為一種相對(duì)新穎的連接工藝，激光焊接技術(shù)有著巨大的創(chuàng)新潛力。隨著激光源價(jià)格的下降，可以預(yù)見(jiàn)該技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。現(xiàn)在，普通消費(fèi)類產(chǎn)品也正在加入激光焊接的使用行列。

汽車產(chǎn)業(yè)一直都是激光焊接技術(shù)的主要市場(chǎng)，而經(jīng)濟(jì)危機(jī)的到來(lái)更迫使該產(chǎn)業(yè)尋找并建立成本效率更佳的生產(chǎn)和連接工藝。目前，很多實(shí)例一再證明，激光焊接技術(shù)相對(duì)于其他方法更具成本效率優(yōu)勢(shì)。如果這種趨勢(shì)延續(xù)下去，先進(jìn)的激光焊接工藝必將加速其普及和開(kāi)發(fā)的步伐。

此外，療技術(shù)產(chǎn)業(yè)也表現(xiàn)出了對(duì)塑料激光焊接技術(shù)的強(qiáng)勁需求。該應(yīng)用領(lǐng)域?qū)χ瞥痰?strong>高潔凈性有著苛刻的要求，而激光焊接技術(shù)能夠很好地滿足這些要求。

所以，相對(duì)于塑料行業(yè)而言，研發(fā)適合激光焊接的材料，也是一個(gè)新的發(fā)展方向。回復(fù)“焊接”，查詢更多相關(guān)文章

文章參考《激光焊接塑料的原理及特性》、OFweek激光網(wǎng)《德國(guó)LIMO公司推出半導(dǎo)體激光器塑料焊接系統(tǒng)》、杉博精密技術(shù)、樂(lè)普科《激光焊接工藝詳解及趨勢(shì)分析》，艾邦高分子編輯整理

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