塑料激光焊接工艺设计

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塑料激光焊接加工的工艺流程

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在进行塑料激光焊接加工之前，有诸多准备工作需要妥善完成。

热塑性塑料激光穿透焊接技术的研究

２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｄｕｓｔｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ＆ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１１４５８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｔｅｃｈｎｉｃｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｐｌａｓｔｉｃｌａｓｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｅｌｄｉｎｇ，ＰＭＭＡｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｉｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃｓａｎｄｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｓ．Ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｌａｓｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｅｌｄｉｎｇｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｍａｒｌｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙＡＮＳＹＳ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｏｆｌａｓｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｏｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｗａｓｆｏｕｎｄｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ａｎｄｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｂｅｓｔｗｅｌｄｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｗａｓｆｏｕｎｄｅｄｉｎｔｈｅｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔ，ａｎｄａｎｅｘｃｅｌｌｅｎｔｗｅｌｄｉｎｇｏｆＰＭＭＡｗａｓｒｅｌｉａｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒｍａｃｈｉｎｉｎｇ；１ａｓｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｅｌｄｉｎｇ；ｔｈｅｒｍａｌｐｌａｓｔｉｃｓ；ＰＭＭＡ；ＡＮＳＹＳ

透明塑料的激光焊接

透明塑料的激光焊接在许多工业应用中，热塑性元件的激光焊接已经成为一项标准的加工方式。

当使用二极管激光器、Nd:YAG激光器或光纤激光器时，标准的操作是在重合处进行投射式激光焊接。

聚焦激光辐射穿透上层透明的塑料，被下层材料吸收，吸收的辐射能在表面转化成热能，由于热能的传导，就在上层形成接点。

原色或者有色的塑料在近红外波段的吸收较低。

炭黑是一种树脂添加剂，它可以在很广的波段（从可见到红外）有效提高塑料对激光的吸收率。

然而，如果使用了炭黑，塑料就只能做成深色，无法做成透明的塑料元件。

由英国剑桥焊接研究所（TWI）开发的Clearweld工艺使得透明或者有色塑料能够有效地吸收近红外光。

它采用了特殊的近红外吸收材料作为元件表面的涂层，或者作为添加剂掺入下层的树脂中。

这些材料在可见光范围内的吸收较小，在近红外区（800~1100 nm）的吸收较大。

目前，在最大的吸收波长附近，具有各种不同的窄吸收带宽的吸收材料，它们可以被用来调整塑料的光学特性，以便适应各种常见的近红外激光器。

除了取决于所使用的激光波长，最佳的吸收材料还取决于具体应用上的要求，比如加工参数、材料特性和目标元件所需的颜色。

Clearweld涂层工艺带有吸收范围在940~1100 nm吸收剂的涂层为低粘性、基于溶剂的液体物质，被应用于各种配料系统中。

典型的溶剂是乙醇和丙酮。

涂层的用量以纳升/平方毫米（nL/mm2）为单位。

溶剂可作为载体，挥发得很快，从而在塑料表面形成一层吸收材料薄膜。

通常，干燥时间在1至7秒。

也可以使用辅助干燥的方法，例如使用红外线灯对零件的预加热或者后加热，令溶剂的挥发更为迅速。

涂层过程可以与焊接过程分开进行。

当涂层应用到材料表面时，一个均匀的吸收剂薄层就沉积在材料的表面。

在激光辐射以前，干燥后的涂层在可见波段有些许颜色。

进行焊接时，激光辐射被涂层吸收，同时被转化成热能。

由于热传导，临近于涂层的表面材料被加热而熔化，固化后就形成了焊点。

PP焊接实验报告

内。
材料
PP 改性 PP
颜色
白色黑色
表 1 PP 的主要特性参数
软化温度
熔点
热分解温度
℃
℃
℃
150
170
360
密度 g/cm3
0.9
热导率 W/（m·K）
0.19
2、实验设备
实验过程中用到的设备主要包括：输出功率为 0~4kW 的 IPG 光纤激光器（型号 YLR-4000）（包括水冷机、光纤传导光路、冷却水路等辅助设施）、Precitek YW50 激光焊接头、数控行走机构、带压板工作台。
a
b
a
b
c
1 mm
c
200μm
200μm
图 7 PP 焊缝横截面金相照片(100×)
（激光功率 40W、焊接速度 0.6m/min、光斑直径 4mm）
200μm
在第 7~9 组实验中，焊缝中均有气孔出现，这是由于能量输入过大，焊缝中心温度超过
PP 热分解温度，材料发生了降解。典型气孔金相照片如图 8 所示，黑色部分为 PP 完全降解形成的孔洞，部分降解的区域呈银白色。
（a）激光功率 40W、焊接速度 0.6 m/min、光斑直径 4mm
（b）激光功率 50W、焊接速度 0.6 m/min、光斑直径 4mm 图 11 PP 焊缝断面形貌
从断面图可以看出，当焊缝被拉断时，白色 PP 板上仍残留有部分黑色 PP，而黑色 PP
板上也残留有白色 PP，这说明两种材料在焊接时充分熔合，并形成了分子间的结合，而不是简单的粘连。另外，在焊缝中心位置出现了少量的烧蚀痕迹，这是因为实验中采用了透光率更高的 PP 板，因此在同样的焊接热输入条件下焊缝获得的能量更大，超过 PP 热分解温度后出现碳化，这也直接影响了焊缝质量，降低了焊缝强度。

304不锈钢与PA66塑料激光焊接工艺研究

精密成形工程第14卷第1期182 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2022年1月收稿日期：2021-03-08基金项目：河南省科技厅重点科技攻关项目（162102310363）作者简介：王毅（1979—），男，硕士，讲师，主要研究方向为光电技术及其应用。

304不锈钢与PA66塑料激光焊接工艺研究王毅，许贵阳（河南工业职业技术学院，河南南阳 473000）摘要：目的研究304不锈钢和PA66（尼龙）的焊接工艺，提高焊缝剪切强度。

方法采用500 W 光纤激光器对异种材料进行搭接焊接实验，对激光功率、焊接速度、离焦量、焊接次数进行四因素四水平正交实验，并且测试焊缝剪切强度。

结果当激光功率为350 W ，焊接速度为600 mm/s ，离焦量为1 mm ，焊接次数为3时，焊缝剪切强度达到最大的58 MPa 。

极差分析结果表明，影响焊缝剪切强度的因素依次为激光功率、离焦量、焊接速度、焊接次数。

结论微观结构分析结果表明，焊缝在PA66塑料侧呈现韧性断裂；在304不锈钢侧呈现韧性脱落，塑料和不锈钢有紧密的贴合，这种结构有利于提高焊缝的剪切强度。

关键词：304不锈钢；PA66塑料；激光焊接；工艺研究；微观结构DOI ：10.3969/j.issn.1674-6457.2022.01.023中图分类号：TG456.7 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2022)01-0182-05Laser Welding Technology for 304 Stainless Steel and PA66 PlasticWANG Yi , XU Gui-yang(Henan Polytechnic Institute, Nanyang 473000, China)ABSTRACT: The work aims to study the welding technology for stainless steel 304 and PA66 (nylon), so as to improve the weld shear strength. 500 W fiber laser was used to carry out welding experiment on dissimilar materials. Four-factor and four-level orthogonal experiments were carried out on laser power, welding speed, defocusing amount and welding times, and the shear strength of weld was tested. When laser power was 350 W, welding speed was 600 mm/s, defocusing amount was 1 mm, and welding times was 3, the shear strength of weld reached 58 MPa. Range analysis results showed that factors affecting the shear strength of weld were laser power, defocusing amount, welding speed and welding times in sequence. Microstructure analysis results show that welds present ductile fracture on the plastic side and ductile detachment on side of 304 stainless steel. Plastic and stainless steel are fitted closely, which is beneficial for improving the shear strength of welds. KEY WORDS: 304 stainless steel; PA66 plastic; laser welding; technology research; microstructure304不锈钢具有良好的抗耐蚀性以及耐磨性[1-2]，PA66（尼龙）具有耐腐蚀、质量轻以及强度大等优点[3-4]，2种材料在生活和工业中都被广泛应用。

塑料激光焊接设计厚度要求标准

塑料激光焊接设计厚度要求标准塑料激光焊接设计厚度要求标准一、引言塑料激光焊接是一种重要的塑料连接工艺，具有高效、精确、无损伤等优点。

而在进行塑料激光焊接过程中，设计厚度的要求标准是至关重要的。

本文将从深度和广度的角度，探讨塑料激光焊接设计厚度要求的标准，并阐述个人观点和理解。

二、设计厚度要求的基本概念塑料激光焊接的设计厚度要求，是指在进行塑料激光焊接时，所需焊接的塑料材料的厚度。

在实际工程中，设计厚度的要求对于保证焊接质量、提高焊接效率和延长焊接设备寿命具有重要意义。

一般来说，设计厚度要求是根据塑料材料的类型、焊接工艺的要求、以及最终产品的使用环境等因素综合考虑而确定的。

三、设计厚度要求标准的具体要求1. 材料类型在确定塑料激光焊接设计厚度要求时，首先需要考虑的是材料类型。

不同类型的塑料材料具有不同的熔点、热传导率和热膨胀系数，因此在进行激光焊接时，需要根据材料类型的不同，设置相应的设计厚度要求标准。

2. 焊接工艺要求焊接工艺要求是指在进行塑料激光焊接时，对焊缝形状、焊接速度、焊接压力等方面的要求。

设计厚度要求应当与焊接工艺要求相适应，以确保焊接质量和焊接效率。

3. 使用环境最终产品的使用环境也是确定设计厚度要求的重要因素。

对于在高温、高压、腐蚀性环境下使用的产品，设计厚度要求应当相对较高，以确保产品的使用寿命和安全性。

四、个人观点和理解从个人观点来看，设计厚度要求标准对于塑料激光焊接的质量和效率具有至关重要的影响。

在实际工程中，我们需要充分考虑材料类型、焊接工艺要求和使用环境等因素，合理设定设计厚度要求标准，以确保塑料激光焊接的成功进行。

五、总结与回顾塑料激光焊接的设计厚度要求标准是根据材料类型、焊接工艺要求和使用环境等因素综合考虑而确定的。

在实际工程中，合理设定设计厚度要求标准，对于提高焊接质量、效率，延长设备寿命具有重要意义。

六、结语通过本文的深度和广度的讨论，相信读者对于塑料激光焊接设计厚度要求标准有了更深入的了解。

塑料激光焊接步骤

塑料激光焊接步骤以下是一份关于塑料激光焊接步骤的详细指南。

在进行塑料激光焊接的过程中，需要确保材料准备充足、接头设计合理、设备设置正确、焊接实施得当以及质量检测严格。

一、材料准备在进行塑料激光焊接前，必须准备好所有必要的材料。

这些材料包括但不限于塑料零件、激光焊接设备、冷却系统、保护气体以及可能的夹具和支撑结构。

确保所有材料都符合质量要求，并适合所进行的焊接工艺。

对于塑料零件，要确保它们是清洁的，没有油污、灰尘或其他杂质。

同时，零件的表面应具有均匀的反光性，以利于激光的吸收。

二、设计和准备接头在进行塑料激光焊接前，需要对焊接接头进行设计和准备。

设计接头时，需要考虑接头的强度、密封性以及焊接工艺的可行性。

在某些情况下，可能需要使用特殊的接头设计来提高焊接质量和性能。

准备接头时，需要确保接头的尺寸、形状和表面处理都符合激光焊接的要求。

对于一些需要插入的零件，如管件或电线，应确保它们的尺寸和形状与接头匹配，并能够顺利插入。

三、激光焊接设备设置在进行塑料激光焊接前，需要对激光焊接设备进行设置。

设置的内容包括但不限于激光功率、扫描速度、焦点位置以及冷却系统等参数。

这些参数的设置应根据实验结果或经验数据进行调整，以确保焊接质量和效率。

在设置过程中，还需要对设备的机械系统进行检查和维护，确保设备的稳定性和精度。

此外，还需要对冷却系统进行检查，确保其正常运行，以防止因过热而导致的设备损坏或焊接质量下降。

四、实施焊接在进行塑料激光焊接时，需要遵循一定的操作规程和安全注意事项。

操作规程包括对设备的启动、关闭、参数调整以及焊接过程的控制等步骤进行详细说明。

安全注意事项包括对激光辐射、高温以及可能产生的有害气体的处理和防护等措施。

在实施焊接时，需要时刻观察焊接过程，并对出现的异常情况进行及时处理。

例如，如果发现焊接点没有熔合或存在气孔等缺陷，应立即停止焊接，并对设备参数或焊接工艺进行调整。

在焊接完成后，需要对焊接结果进行检查，以确保焊接质量和要求的符合性。

塑料激光焊接工艺设计

塑料激光焊接工艺设计
激光焊接是一种高效、精确的焊接方法，广泛应用于各种材料的连接。

在塑料行业中，激光焊接也被广泛采用，特别是在需要高质量、高精度焊接的领域。

本文将重点介绍塑料激光焊接工艺设计的相关内容。

塑料激光焊接的原理是利用激光束的热能作用于塑料表面，使其瞬间熔化并形成焊缝。

在塑料材料中，通常使用CO2激光或二极管激光作为焊接光源。

在选择激光源时，需要考虑塑料的种类、厚度和需要焊接的部位，以确定最适合的激光参数。

塑料激光焊接的工艺设计包括焊接速度、激光功率、焊接压力和焊接头形状等方面。

焊接速度是指激光束在焊接过程中移动的速度，过快会导致焊缝质量下降，过慢则会产生过多的热影响区。

激光功率直接影响焊接深度和焊缝质量，需要根据材料的种类和厚度进行调整。

焊接压力可以帮助塑料材料更好地接触，提高焊接质量。

焊接头形状也是影响焊接效果的重要因素，通常选择V形或U形焊接头。

塑料激光焊接时还需要注意一些问题。

首先是塑料的选择，不同种类的塑料对激光的吸收能力不同，因此在设计工艺时需要选择适合的塑料材料。

其次是激光焊接过程中的温度控制，过高的温度会导致塑料气化或烧焦，影响焊接质量。

最后是焊接接头的设计，需要
保证接头的质量和几何形状，以确保焊接效果。

总的来说，塑料激光焊接工艺设计需要综合考虑材料、激光参数、工艺参数和焊接质量等方面的因素。

只有在充分理解塑料激光焊接原理的基础上，合理设计焊接工艺，才能实现高质量、高效率的塑料焊接。

希望本文能够为塑料激光焊接工艺设计提供一定的参考和指导。

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塑料激光焊接工艺设计
塑料激光焊接工艺设计
一、焊接方法选择
1、选择激光焊接是因为它可以满足塑料焊接中的若干要求：
（1）焊接效果好：激光焊接采用集中的高能量热源，可以有效控制焊接深度，焊接缝又平整，同时，焊接部位比较小，焊接外观又美观；
（2）焊接快捷：激光焊接采用激光可以达到瞬间焊接，且可以快速的焊接出适当的焊接缝，不需要热源的缓慢移动；
（3）焊接热敏度：激光焊接热源可以瞬间到达最高温度，可以有效控制焊接温度，防止焊接处及其周围的塑料材料受热过度而发生变形；
（4）焊接稳定：激光焊接工艺不仅具有较高的焊接速度，而且还具有较高的焊接精度，因此在焊接的过程中，可以有效保证焊接部位的稳定性；
（5）节约成本：激光焊接采用激光热源，可以有效地控制焊接深度，提高焊接效率，从而降低焊接材料成本，节省人工成本等。

2、焊接激光器的选择：
激光焊接工艺一般选择采用有线激光器，也可选用离线激光器，具体针对不同的环境条件进行如下参数选择：
（1）激光输出能量：激光焊接装置的输出能量要求根据所焊接的塑料材料种类和焊接处的厚度决定，一般激光输出能量越大，焊接
质量越好；
（2）激光线宽：激光焊接工艺中的激光线宽取决于所焊接的塑料材料及其焊接处的厚度，一般线宽一般为1mm；
（3）激光功率：激光焊接功率一般介于500W ~ 3000W之间，较大的功率可以提高焊接效率，但也会带来更高的能耗。

二、工艺参数的选择
1、焊接深度控制：
在焊接过程中，焊接深度是指激光热源在焊接过程中热源沿着焊缝的深度，激光焊接深度一般是0.5-1.5mm，焊接深度过小或过大都会影响焊接质量。

2、焊接温度控制：
激光焊接过程中的温度由激光功率、焊接速度以及焊接部位温度三个参数共同决定，以保证焊接部位能够达到最佳的熔接状态，一般激光焊接的温度控制在230℃-270℃之间即可。

3、焊接速度控制：
激光焊接的速度一般介于500mm~3000mm／min之间，具体取决于所焊接的塑料材料性能、焊接处的厚度以及激光热源的稳定性等，需要根据实际情况对焊接速度进行可靠的设置。

总之，激光焊接工艺的参数选择是施工质量的重要保证，焊接质量的好坏是根据激光焊接的工艺参数以及相关细节而决定的，必须综合各方面的因素，以保证激光焊接工艺的良好运行。