激光焊接,,一方面要求激光輻射能穿透零件,另一方面要求零件有很強(qiáng)的吸收性能,。重要的是,,在兩個(gè)焊接件之間要避免產(chǎn)生裂縫。在激光焊接過(guò)程中,,吸收性的零件升溫并且局部熔化,,通過(guò)熱傳導(dǎo)將能量傳遞到透光的零件,在外部的壓力下兩個(gè)零件結(jié)合在一起,。所吸收的近紅外線(xiàn)激光轉(zhuǎn)化為熱能,,將兩個(gè)部件的接觸表面熔化,最終形成焊接區(qū),。這種焊接方法能夠形成超過(guò)原材料強(qiáng)度的焊接縫,。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上普遍使用的塑料焊接技術(shù)主要有振動(dòng)摩擦焊接、熱板式塑料焊接及超聲波焊接等,,主要用于連接敏感性塑料制品(含有線(xiàn)路板),、具有復(fù)雜幾何形狀的塑料件以及有嚴(yán)格潔凈要求的塑料制品(醫(yī)藥設(shè)備)等。應(yīng)用激光焊接熔接塑料部件,,其優(yōu)點(diǎn)有:焊接縫尺寸精密,、不透氣及不漏水;焊接牢固,,可以得到高精度的焊接件,。在焊接過(guò)程中樹(shù)脂降解少、產(chǎn)生碎屑少,,不會(huì)出現(xiàn)飛邊,,部件表面能夠精密連接;焊接設(shè)備不需要和被黏結(jié)的塑料零部件相接觸,,與其他熔接方法比較,,大幅減少制品的振動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力;最小化熱損壞和熱變形,,可以將不同組成或不同顏色的樹(shù)脂黏結(jié)在一起,;可焊接尺寸極小或外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件,對(duì)有些復(fù)雜零件甚至可以進(jìn)行“穿透焊接”,;無(wú)振動(dòng)技術(shù)能產(chǎn)生氣密性的或者真空密封結(jié)構(gòu),;能夠?qū)⒍喾N不同塑料焊接起來(lái),而其他焊接方法有較大限制,;設(shè)備自動(dòng)化程度高,,能方便用于復(fù)雜塑料零部件加工。擅長(zhǎng)焊接具有復(fù)雜外形(甚至是三維)的制品,;能夠焊接其他方法不易達(dá)到的區(qū)域,。由于激光焊接具有上述優(yōu)點(diǎn),,所以特別吸引那些尋求更清潔的方式來(lái)熔接復(fù)雜部件的加工商,如含有線(xiàn)路板的塑料制品,、醫(yī)療設(shè)備等,。激光焊接技術(shù)是用通常存在于電磁光譜紅外線(xiàn)區(qū)的集束強(qiáng)輻射波熔化接頭區(qū)的塑料。所用激光的類(lèi)型和塑料的吸收特性決定焊接的程度,。激光焊接也極大地減小了制品的振動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力,。比采用其它連接方式所產(chǎn)生的振動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力小,意味著制品或者裝置的內(nèi)部組件的老化速率更慢,。這為將激光焊接應(yīng)用于易損壞的制品(如電子傳感器)提供了機(jī)會(huì),。很多不同種類(lèi)的材料能夠用激光焊接在一起。激光焊接使用近紅外線(xiàn)激光(NIR),,波長(zhǎng)在810到1064nm,。例如:激光焊接將能透過(guò)近紅外線(xiàn)激光的聚碳酸酯(PC)和30%的玻纖增強(qiáng)的黑色聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)連接在一起。激光焊接沒(méi)有殘?jiān)膬?yōu)點(diǎn)也使它比較適合應(yīng)用于以下制品:食品及藥物管理局(FDA)管制的醫(yī)藥制品,、汽車(chē)制品和其他的電子傳感器,。二極管激光器和釔鋁石榴石激光器用于塑料焊接時(shí),它們有良好的適應(yīng)性,。例如:可以將二極管激光排列起來(lái)以生成復(fù)雜的線(xiàn)狀焊縫,;還可以將二極管激光發(fā)射器組合堆積起來(lái),以獲得特殊應(yīng)用所需要的高焊接功率,。激光焊接方式對(duì)一些材料而言也存在部分局限:高性能聚合物,,如PPS、聚(PEEK)和LCP,,由于這些材料對(duì)近紅外光的透射率很低,,因而不適合激光焊接方式。當(dāng)兩種材料中都填充炭黑時(shí),,由于兩種材料都是黑色,,它們是不能被焊接在一起的,。這對(duì)于汽車(chē)外殼下的設(shè)備和其他黑色的裝置采用激光焊接來(lái)說(shuō)是一個(gè)障礙,。同樣,兩種對(duì)近紅外線(xiàn)激光都透射的材料(通常是透明的或者白色的),,由于對(duì)近紅外光的吸收很少,,所以也不能用激光焊接。激光焊接技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代,,但是由于費(fèi)用昂貴,,無(wú)法和更早的塑料黏接技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng),如振動(dòng)焊接技術(shù),、熱板焊接技術(shù),。但是從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始,,由于激光焊接的設(shè)備費(fèi)用下降,該技術(shù)才漸漸受到人們的歡迎,。當(dāng)被黏接的塑料零部件是非常精密的材料(如電子元件)或要求無(wú)菌環(huán)境(如醫(yī)療器械和食品包裝)時(shí),,激光焊接技術(shù)就能派上很大用場(chǎng)。另外,,對(duì)于那些很難使用其它焊接方法黏接的復(fù)雜的幾何體,,可以考慮使用激光焊接技術(shù)。塑料激光焊接常用方法有:激光束沿著焊縫處快速掃描,,達(dá)到焊接的目的,。通過(guò)光學(xué)元件將激光束整形,同時(shí)在焊縫處產(chǎn)生熱量,。照射掩膜焊接,,激光束僅加熱制品上沒(méi)有被掩膜遮住的部分,可以快速焊接復(fù)雜的焊縫,。激光束固定,,塑料工件置于受程序控制的多維可移動(dòng)的工作臺(tái)上。最常用的激光焊接形式被稱(chēng)為激光透射焊接,。該技術(shù)的過(guò)程為:首先將兩個(gè)待焊接塑料零部件夾在一起,,然后將一束短波紅外區(qū)的激光定向到待黏結(jié)的部位。激光束通過(guò)上層透明材料,,然后被下層材料吸收,。激光能量被吸收使得下層材料溫度升高,熔化上層和下層的塑料,。上層材料可以是透明的或者是有顏色的,,但是必須能夠保證有足夠的激光通過(guò)。過(guò)去由于兩個(gè)透明的塑料層都不能吸收足夠的激光能量,,利用透射技術(shù)將它們焊接在一起是不可能的,;同樣由于光束不具備足夠的穿透能力達(dá)到加熱焊接接觸面的作用,利用透射技術(shù)將兩個(gè)黑色層的材料焊接在一起也是不可能的,。但是最近的技術(shù)進(jìn)步,,已經(jīng)可以將這兩種類(lèi)型的材料焊接在一起。(1)順序型周線(xiàn)焊接 激光沿著塑料焊接層的輪廓線(xiàn)移動(dòng)并使其熔化,,將塑料層逐漸黏結(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。 (2)同步焊接 來(lái)自多個(gè)二極管激光束被引導(dǎo)到沿著焊接層的輪廓線(xiàn)上,,并熔化塑料,,從而使得整個(gè)輪廓同時(shí)熔化并黏結(jié)在一起。(3)準(zhǔn)同步焊接 該技術(shù)綜合了上述兩種焊接技術(shù)。利用反射鏡產(chǎn)生高速激光束(至少10m/s的速度),,并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。(4)掩模焊接 激光束通過(guò)模板進(jìn)行定位,、熔化并黏結(jié)塑料,,該模板只暴露出下面塑料層的一個(gè)很小、精確的焊接部位,。使用這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)小于10μm的高精度焊接,。(為傳播有用信息轉(zhuǎn)載本文,感謝作者付出?。?/p>
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