塑料的激光焊接

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激光焊接塑料原理

激光焊接塑料原理

激光焊接塑料原理
激光焊接是一种利用高能激光束来将塑料部件融合在一起的焊接过程。

它在工业制造和其他领域中得到广泛应用,特别是在需要高强度、高精度和无需添加任何填充物的情况下。

激光焊接塑料的原理涉及以下关键步骤:
1.吸收激光能量:塑料通常是透明或半透明的材料,因此必须使用适合它们的特定激光波长。

通常采用二氧化碳(CO2)激光或固体激光器(如Nd:YAG)来提供高能量、高功率的激光束。

2.吸收热能:当激光束照射到塑料表面时,塑料会吸收激光光能并转化为热能。

这会导致塑料表面温度升高,达到融化点以上。

3.熔融:当塑料表面温度升高到融化点时,它会形成一小池熔融塑料。

这个熔融池是焊接的关键部分。

4.扩散混合:激光束的功率足够高,可以使两个塑料部件的表面熔融,并迅速将它们相互接触。

这使得两个部件的熔融塑料相互混合并扩散在一起。

5.结合:在激光束停止照射后,熔融塑料开始冷却和固化。

此过程中,塑料分子链重新结合,形成一个坚固的焊接接头。

激光焊接塑料的优势包括焊接速度快、热影响区小、焊接接头强度高、无需额外填充材料以及适用于复杂形状的部件。

不过,也要注意激光焊接的一些局限性,比如塑料的选择受到限制,不同类型的塑料可能需要不同的激光参数,并且透明或辐射性很强的塑料难以焊接。

因此,在实际应用中,需要根据具体要求选择合适的激光器和参数来进行塑料的焊接。

塑料件激光焊接原理

塑料件激光焊接原理

塑料件激光焊接原理嘿,朋友们!今天咱来聊聊塑料件激光焊接原理。

你说这塑料件激光焊接啊,就好像是一场奇妙的舞蹈!激光束就像是那灵动的舞者,在塑料件上尽情展现着它的魔力。

想象一下,激光束那强烈的能量,“嗖”地一下照在塑料件上,瞬间就产生了神奇的变化。

这就好比是一个超级英雄,有着强大的力量,能把看似不可能连接在一起的塑料件给牢牢地结合起来。

塑料件激光焊接的原理其实并不复杂。

简单来说呢,就是利用激光的高热量,让塑料件的局部达到熔化的状态,然后在压力的作用下,这些熔化的部分就会融合在一起,冷却后就形成了坚固的焊缝。

是不是挺有意思的?你看啊,这激光束可挑剔了,它得准确地找到要焊接的地方,不能有一丝偏差。

就跟咱找东西一样,得找得准准的,不然可就白费力气啦。

而且这激光束还得有足够的能量,要不然怎么能熔化塑料呢?这就像是运动员要有足够的体力才能在赛场上发挥出色呀。

在这个过程中,塑料件也得好好配合呀。

它们得有合适的材质和形状,这样激光束才能更好地发挥作用。

就好像跳舞的时候,舞伴之间得相互配合默契,才能跳出精彩的舞蹈嘛。

咱再说说这激光焊接的优点。

它焊接出来的焊缝那叫一个漂亮,又细又牢固,简直就是艺术品!而且它速度快呀,眨眼的功夫就焊接好了,多高效!这可比传统的焊接方法厉害多了,传统方法有时候就像老牛拉车,慢吞吞的。

不过呢,塑料件激光焊接也不是随随便便就能做好的。

得有专业的设备和技术人员才行。

这就好比是开赛车,车要好,车手的技术也得过硬,不然怎么能赢得比赛呢?咱平时生活中用到的好多东西,可能都有塑料件激光焊接的功劳呢。

比如一些电子产品、汽车零部件等等。

你想想,如果没有这种先进的焊接技术,这些东西能做得那么精致、那么好用吗?所以说啊,塑料件激光焊接原理虽然听起来有点高深莫测,但其实也不难理解。

它就像是一个神奇的魔法,让塑料件变得更加强大、更加有用。

咱可得好好感谢那些发明和改进这种技术的人,是他们让我们的生活变得更加美好,更加便利。

塑料激光焊接

塑料激光焊接

塑料激光焊接百科名片激光焊接工作示意图激光焊接技术是借助激光束产生的热量使塑料接触面熔化,进而将热塑性片材、薄膜或模塑零部件粘结在一起的技术。

它最早出现在20世纪70年代,但是由于费用昂贵,无法和更早的塑料粘接技术相竞争,如振动焊接技术、热板焊接技术。

但是从20世纪90年代中期开始,由于激光焊接技术所需要的设备费用下降,该技术才渐渐受到人们的广泛欢迎。

目录编辑本段激光加工具有很多优点,其中有:焊接设备不需要和被粘结的塑料零部件相接触。

"速度快。

"设备自动化程度高,很方便的用于复杂塑料零部件加工。

"不会出现飞边。

"焊接牢固。

"可以得到高精度的焊接件。

"无振动技术。

"能产生气密性的或者真空密封结构。

"最小化热损坏和热变形。

"可以将不同组成或不同颜色的树脂粘结在一起。

"优势激光焊接应用于塑料部件熔接的优点包括:焊接精密、牢固和密封不透气和不漏水,焊接过程中树脂降解少、产生的碎屑少,制品的表面能够在焊缝周围严密地连接在一起。

激光焊接没有残渣的优点,使它更适用于国家食品药品监督管理局管制的医药制品及电子传感器等。

易于控制,可焊接尺寸小或外形结构复杂的工件。

由于激光便于计算机软件控制,而且光纤激光器输出可灵活地达到零件各个细微部位,采用激光焊接能够焊接其它焊接方法不易达到的区域,焊接具有复杂外形、甚至是三维几何形状的制品。

与其他熔接方法比较,激光焊接大幅减少制品的振动应力和热应力。

这意味着制品或者装置内部组件的老化速度更慢,可应用于易损坏的制品。

能够焊接许多种类不同的材料。

例如,能将透过近红外激光的聚碳酸脂,玻纤增强的黑色聚对苯二甲酸丁二脂连接在一起,而其它的焊接方法根本不可能将两种在结构、软化点和增强材料等方面如此不同的聚合物连接起来。

工艺最常用的激光焊接形式被称为激光透射焊接。

该技术的过程为:首先将两个待焊接塑料零部件夹在一起,然后将一束短波红外区的激光定向到待粘结的部位。

塑料激光焊接技术的焊接方法

塑料激光焊接技术的焊接方法

塑料激光焊接技术的焊接方法我折腾了好久塑料激光焊接技术这事儿,总算找到点门道。

说实话,一开始我也是瞎摸索,走了不少弯路。

我试过一种方法,就像是拿着一把特别精细的光做的笔在塑料上画画来让它们焊接在一起。

我先把要焊接的两块塑料固定好,这就好比是搭积木的时候先把积木块摆对位置,一定得稳稳当当的,要是其中一块晃动,那这焊接就很容易失败。

我就失败过好多次,有时候看着快成功了,结果因为有一点点位移,最后焊接得就不结实。

我当时用的激光设备,具体设置那些参数也是头疼的事。

刚开始根本不知道功率该设多少合适,我就先凭感觉设了一个看起来不高不低的值。

那感觉就像是你在煮东西,不知道该放多少调料,先随便放一点试试。

结果呢,功率太小,就像小火烧水,水一直烧不开,焊接得很慢,而且效果不好。

于是我就加大功率,可这功率一加大,又像是大火把锅给烧焦了,塑料被破坏了,出现烧焦变形的情况。

后来我才慢慢摸索出来,不同材质的塑料、不同的厚度,功率都得调整。

就像不同的菜要用不同的火候和调料一样。

还有焊接路径,这个也很关键。

简单的形状还好说,如果是复杂形状的塑料,规划激光焊接路径就像走迷宫一样。

我开始没规划好,激光走得乱七八糟,结果有些地方焊接了,有些地方没焊接到。

我就拿了个小本子,画下塑料的形状,试着把焊接路径规划得像画一笔画那样流畅,这样之后就顺利多了。

我也试过在焊接前清理塑料表面,这个就像是你洗脸一样,脸洗不干净化妆就老出问题,塑料表面有脏东西或者油膜啥的,焊接的时候就像有东西隔在中间,焊接不牢固。

有时候我偷懒没清理干净,就出大问题了。

前几天我又试了个新想法,就是在激光焊接的时候给塑料周围加上点小的保护装置,防止旁边不相干的东西受到激光的影响。

这感觉就像是给怕晒的植物搭个小棚子遮遮阴。

这个小改进还不错,让整个焊接过程更稳定了一些。

激光焊接塑料还有个问题就是速度的调整。

如果速度太快,就好像蜻蜓点水,焊接不上;如果速度太慢,又会导致热量堆积过度,使得塑料变性。

激光焊接塑料原理

激光焊接塑料原理

激光焊接塑料原理激光焊接是一种高效、精确的塑料焊接技术,它利用激光束的热能来将塑料材料熔接在一起。

激光焊接塑料的原理可以分为吸收和传导两个过程。

激光束照射到塑料表面时,塑料会吸收激光的能量。

激光束的能量主要被吸收在材料的表面层,通过吸收能量,塑料表面层的温度迅速升高。

当温度超过塑料的熔点时,塑料开始熔化。

熔化的塑料会通过传导热量的方式将能量传递到焊接接头的相邻部分。

传导过程中,塑料的熔点附近的分子开始振动,将能量传递给周围的分子。

这样一来,焊接接头的相邻部分也会被加热并开始熔化。

在激光束停止照射后,焊接接头的熔融部分开始冷却固化。

冷却过程中,熔融的塑料会重新结晶,并与周围的塑料形成一体化的焊缝。

由于激光焊接的热影响区非常小,因此焊接接头周围的塑料几乎没有受到热影响,焊缝的质量较高,接头的强度也较高。

激光焊接塑料的原理中,激光束的特性对焊接结果有重要影响。

激光束的功率、聚焦方式、焦点直径和激光束的扫描速度等参数都会影响焊接的质量。

较高的功率可以提供足够的能量来使塑料熔化,但过高的功率可能导致熔融池过深或产生过多的气泡。

适当的聚焦方式和焦点直径可以使激光束的能量集中在焊接接头上,从而提高焊接的精确度和效率。

而激光束的扫描速度则会影响焊接接头的形状和质量。

塑料的种类也会影响激光焊接的效果。

不同种类的塑料对激光的吸收率和熔点都有所不同,因此需要根据具体材料的特性来选择合适的激光参数和焊接条件。

同时,塑料的热导率也会影响焊接过程中热量的传导速度,进而影响焊接接头的形成和质量。

激光焊接塑料具有许多优点。

首先,激光焊接的热影响区非常小,可以避免或减少塑料的变形和损伤。

其次,激光焊接速度快,可以实现高效的生产。

此外,激光焊接可以实现无接触焊接,避免了传统焊接方法中可能引入的外部杂质。

最后,激光焊接具有较高的焊接强度和密封性,适用于多种塑料材料的焊接。

总结起来,激光焊接塑料的原理是利用激光束的热能来实现塑料材料的熔接。

塑料激光焊接不良原因

塑料激光焊接不良原因

塑料激光焊接不良原因
1前言
目前,随着科技的发展,塑料产品已经普及到我们生活的方方面面,比如塑料箱、塑料桶、塑料袋等等。

这些塑料产品中有些需要进行激光焊接来实现组装,但是在实际生产过程中,由于各种原因,塑料激光焊接不良现象时有发生。

下面我们就来分析一下塑料激光焊接不良的原因。

2塑料激光焊接不良的原因
2.1材料选择不当
激光焊接的核心在于材料的熔合,如果所选用的材料本身的熔点过高或者过低,都会导致焊接效果不佳。

此外,还有一些材料会在焊接过程中产生脆性或者气泡现象,使得焊缝容易出现问题。

2.2设备操作不规范
激光焊接设备需要在严格的光学环境和温度环境下进行操作,如果设备操作不规范,则会使焊接过程出现不稳定状态,从而导致焊接出现不良现象。

2.3时空修正不当
在激光焊接中,时空修正是非常重要的一环,它可以保证焊接质量的稳定性。

如果时空修正不当,就会导致焊接深浅不一或者焊接宽度不均匀等问题。

2.4设计结构不合理
有些塑料产品由于其设计结构考虑不周,导致焊接的接触面积不足或接触面积分布不均匀,从而影响了熔合质量。

3总结
以上就是塑料激光焊接不良的原因,我们可以从这些方面入手,从材料选择、设备操作、时空修正以及设计结构等方面进行改进。

只有不断优化和探索,才能实现塑料产品激光焊接的高品质,提高产品质量,在市场中占据有利地位。

塑料激光焊接塌陷量

塑料激光焊接塌陷量

塑料激光焊接的塌陷量是指在激光焊接过程中,由于材料的熔融和热膨胀等因素导致焊接区域出现的凹陷或下沉。

这种塌陷现象可能会对焊接接头的质量和性能产生影响。

塑料激光焊接的塌陷量受到多个因素的影响,包括以下几个方面:
1. 材料性质:不同类型的塑料具有不同的熔化温度和热膨胀特性。

某些塑料在激光焊接时容易出现较大的热塌陷现象。

2. 激光参数:激光焊接的功率、扫描速度、预热时间等参数会影响焊接区域的热输入和熔融情况,从而影响塌陷量的大小。

3. 结构设计:焊接接头的结构设计和接触面积也会影响焊接区域的热分布和热影响区域,从而进一步影响塌陷量的大小。

为了减少塑料激光焊接的塌陷量,可以考虑以下措施:
1. 调整激光参数:适当调整激光焊接的功率、扫描速度和预热时间等参数,以控制焊接区域的热输入和熔融情况,减少塌陷的发生。

2. 使用辅助支撑结构:在激光焊接过程中,可以使用辅助支撑结构来支持焊接区域,降低塌陷的发生。

例如,可以使用钢模具或支撑夹具来支撑焊接接头,防止其下沉或变形。

3. 优化接头设计:在设计焊接接头时,可以考虑增加接触面积或增加结构支撑来提高焊接接头的稳定性和刚性,从而减少塌陷现象。

需要注意的是,塑料激光焊接的塌陷量是一个综合性的问题,受到多个因素的共同影响。

因此,在具体的应用中,还需要进行实验和参数优化来确定最佳的焊接条件和方法,以实现理想的焊接效果和接头质量。

激光焊接塑料原理

激光焊接塑料原理

激光焊接塑料原理激光焊接塑料是一种常用的塑料焊接方法,它利用高能量密度的激光束对塑料进行局部加热,然后通过高温融化的塑料形成焊缝,最终实现塑料的焊接。

激光焊接塑料的原理可以分为两个主要步骤:吸收和传导。

首先,激光束照射到塑料表面时,激光束的能量会被塑料吸收。

塑料的吸收特性取决于激光的波长和塑料的种类。

通常情况下,红外激光在大部分塑料中可以很好地吸收。

当激光束被吸收后,能量会被转化为热能,使得焊接区域的温度迅速升高。

其次,热能在塑料中的传导会导致塑料局部融化。

当塑料达到其熔化温度时,它会形成焊缝。

在这个过程中,激光束可以通过在塑料内部反复循环吸收和传导来形成更深的焊接区域。

激光焊接过程中,焊接区域的温度和固化速度由激光功率、焊接速度和焊接深度等参数控制。

激光焊接塑料的优势主要体现在以下几个方面:1.高质量焊接:激光焊接塑料可以实现高质量的焊接,焊缝区域无气孔或夹杂物,焊接强度高,焊接缝的外观也较为美观。

2.高焊接速度:激光束可以快速局部加热塑料,使其迅速融化,因此激光焊接速度较快,适用于高效、大批量生产。

3.非接触式焊接:激光焊接是一种非接触式的焊接方法,激光束直接作用于塑料表面,不会引起物理变形或畸变。

4.较小的热影响区域:激光焊接塑料的热影响区域相对较小,可以避免高温对塑料周围区域的损伤,减少塑料零件的变形。

然而,激光焊接塑料也存在一些限制和挑战。

首先,激光焊接设备的成本相对较高,这限制了其在一些应用范围内的推广。

其次,激光焊接对于塑料的选择有一定的要求,不同的塑料对激光的吸收特性和热导率不同,因此需要针对不同的塑料选择合适的激光参数。

此外,塑料零件的形状和尺寸也会对激光焊接的可行性产生影响,需要考虑激光束的照射角度和零件的固定方式。

总之,激光焊接塑料是一种高效、高质量的塑料焊接方法,具有广泛的应用前景。

随着激光技术的不断发展和创新,激光焊接塑料将在各个领域中得到更广泛的应用。

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塑料的激光焊接摘要:塑料激光焊接的特点与金属材料的激光焊接有较大的不同。

本文论述了塑料激光焊接的基本原理、所用的激光设备,焊接工艺以及塑料激光焊接在工业生产中的应用。

塑料激光焊接的工艺涉及焊接吸收剂、激光波长、被焊材料的特性和要求、加工系统控制软件等等。

关键词:塑料激光焊接工艺应用一、前言自上世纪60年代问世以来,激光以其相干性好、能量密度高、准直性好等优异特性,在现代工业的各个方面得到了广泛的应用。

在材料加工领域,激光用来进行金属材料的切割、焊接、表面相变硬化、合金化、熔覆、打孔、打标、辅助切削、直接制造、快速成形、清洗及微细加工等等。

利用激光来焊接金属材料有许多优越性:方便快捷、焊缝小、焊接影响区域小,对原材料性质和形态的改变均很小;易于实现数控控制,可以焊接形状特殊的工件;激光能量集中、作用时间短,可以焊接薄板、金属丝等传统焊接工艺难以加工的材料以及精密、微小、排列密集、受热敏感的材料,等等。

激光焊接在金属材料加工中的应用越来越普遍,正逐步从特种加工转变为常规加工工艺。

随着石油的大规模开采使用和石油化工工业的高速发展,塑料作为一种工程材料,成本低廉、获取方便(石油炼化工业的产品)、加工成型技术简单快捷、成品重量轻、物理特性优良、能提供各种工程性能,其应用非常广泛。

塑料作为钢铁、铝、镁等金属和其他一些非金属材料在工程上的替代品,在工业制造和日常生活中的使用都越来越普遍。

当前,激光所能够焊接的材料,除了传统的金属材料之外,其范围正在逐步扩大,在例如陶瓷等非金属材料上的使用也越来越多;而塑料作为有机材料的代表之一,也被用来作为激光焊接的对象,能够用激光实现焊接的塑料必须是热固性的。

20世纪70年代,激光开始被应用到塑料焊接上;但直到20世纪90年代,才取得了大规模的工业应用[1]。

见于文献报道的最早激光塑料焊接应用是在1972年,使用100瓦的CO2激光光源,以每秒10毫米的速度焊接聚乙烯薄板(最大厚度为1.5毫米)。

直到目前,由于激光器技术的限制以及塑料材料本身固有的强度低、耐热性差、易变形等特点,在塑料工业中,激光作为焊接工具还不是非常普遍;塑料激光焊接的成品,也仅仅限于包装、医疗器械、微电子产品等方面。

但是,随着塑料材料和各种激光器及激光加工机的快速发展,塑料激光焊接技术的研究和应用也必将越来越广泛。

二、塑料激光焊接的原理塑料激光焊接的基本原理与金属材料激光焊接的基本原理相近。

激光作为一种焊接用热源,具有准直性优良、光束能量密度高、作用区域小等优点。

在焊接过程中,通过反射镜、透镜或光纤组成的光路系统,将激光器产生的光束聚焦于待焊接区域,形成热作用区;在热作用区中的塑料被融化;在随后的凝固过程中,已融化的材料形成接头,待焊接的部件即被连接起来。

由于被焊接材料具有本质上的不同,塑料激光焊接的特点和具体工艺与传统金属焊接也有比较大的差别。

三、塑料激光焊接的工艺1.激光的波长在金属材料的激光焊接工艺中,一般采用YAG或者CO2激光作为光源,塑料焊接也不例外。

随着半导体材料工业的快速发展,半导体激光作为光源也渐渐得到了应用。

三者之中,由于易于获得较大功率,前两者在传统的材料加工工业中的使用较为普遍;而由于塑料激光焊接对光源功率大小要求不高,但对可控性和易操作性要求较高,因此半导体激光在塑料焊接中也很有用武之地。

CO2、Nd:YAG和半导体激光三种光源的波长、最大功率、最小聚焦直径等参数的典型值如下所列:(1).CO2激光:波长较长,为10.6微米,属远红外波段,一般情况下塑料材料对这一波长的吸收情况好。

目前最大输出功率达50kW,转化效率约10%,最小聚焦直径约0.2~0.7mm。

焊接塑料时热作用区深度较深,适合于需要焊接较厚的塑料材料。

CO2激光不能用光纤传输,只能$&*透镜反射镜组成的光学系统来构建刚性传输光路,从而影响激光头的操作性。

(2).Nd:YAG激光:波长较短,为1.06微米,属近红外区波长,不易被塑料吸收。

最大输出功率6kW,转化效率为3%,最小聚焦直径0.1~0.5mm。

Nd:YAG激光的特点是聚焦区域小,可以方便地通过光纤传输来构建光路,可将激光头装到机器人手臂上,实现焊接过程的数控和精密自动化;另一方面可以较好地透过上层的待焊接材料,到达下层待焊接材料或者中间层而被吸收,从而实现焊接。

(3).半导体激光:波长0.8~1.0微米,最大输出功率6kW,转化效率30%,最小聚焦直径0.5mm。

由于其输出输出功率较小,适用于焊接激光功率要求较低的场合,如小型塑料器件的精密焊接。

半导体激光能量转化效率高,易于实现激光器的小型化和便携化[9]。

2.塑料材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。

目前能够使用激光焊接的单种成分塑料包括:PMMA——聚甲基丙烯酸甲脂(有机玻璃),PC塑料,ABS塑料, LDPE-低密度聚乙烯塑料,HDPE-高密度聚乙烯塑料,PVC-聚氯乙稀塑料,Nylon 6-尼龙6,Nylon 66-尼龙66,PS-PS树脂,等等。

上述各种塑料制成的塑料件,如模制的塑料品、塑料板、薄膜、人造橡胶、纤维甚至纺织物都可以作为被焊接的对象。

由于激光焊接具有传统焊接不具备的热作用区小、控制精确容易的特点,因此上述各种单体材料之间也可以进行焊接。

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。

如前所述,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。

塑料自身能够以较高吸收率吸收激光能量自然最好,但一般在不添加吸收剂的情况下,塑料对光波的吸收性不是很好,吸收效率很低,融化效率不理想。

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。

英国焊接学会(TWI,The Welding Institute)研制出了一种对可见光透明的染料。

用这种染料做吸收剂,可以得到透明的塑料焊缝。

碳黑在吸收红外波段的激光光波的同时,也吸收可见光波,这也是碳黑看起来为黑色的原因,用碳黑作吸收剂会使激光焊接焊缝颜色变深,与母材颜色不同。

TWI研制出的对可见光透明的染料只吸收红外波段的电磁波,不吸收可见光,因此看起来焊缝仍然是透明的。

很多情况下,塑料焊接要求成品美观、精致,因此相比碳黑,对可见光透明的染料吸收剂非常受青睐。

英国TWI的ClearWeld技术搭焊的两片透明的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯,也即有机玻璃)薄片;传统碳黑吸收剂与采用TWI的ClearWeld技术的透明吸收剂所得到的不同效果。

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。

5.软件激光焊接系统中,计算机软件的作用是对激光头的运动轨迹和速度、激光功率等一般性的工艺参数进行数字化控制,以达到提高加工速度和精度、改善加工质量的目的,这些与传统的激光加工中的软件控制并没有什么不同,但由于塑料激光焊接中吸收剂的特殊作用,塑料激光焊接控制系统和加工系统又有其自身的特色。

TWI研究所结合其ClearWeld塑料焊接工艺,设计开发了计算预测吸收剂用量及用法的软件。

根据不同材料的厚度、颜色、吸收比率等,结合激光器的功率、光波透过率等参数,在焊接前用软件计算吸收剂的用量和添加方法,再根据预测的用量添加吸收剂。

提供给软件的输入数据包括:塑料材料特性:种类、厚度、颜色;焊接数据:焊接区域形状复杂程度、宽度、焊接速度;激光器特性:功率、红外光透过率等。

经过计算和筛选,软件给出的输出结果包括:吸收剂种类、用量及要求的添加方式的列表,焊接过程中激光光波在上层材料中的能量损失。

软件的计算结果与实际焊接测量的结果很接近,图6为焊接后生成的热影响区(HAZ)大小的计算值和实际测量值的对比,所用塑料材料为PMMA。

可见,软件计算结果与实测结果非常接近。

由于塑料激光焊接的规律性较强,有较好的可预测性,因此,采用软件计算筛选方法预测结果是非常有效和可行的。

四、塑料激光焊接的应用塑料激光焊接的综合优点较多:速度快;焊接精度高;焊机自动化、精密数控实现方便;加工现场环境条件优于传统焊接工艺;成本相对较低。

因此,塑料激光焊接技术在以下领域得到了比较广泛的应用:1.医疗器械:某些特殊用途的医用塑料器械产品,其形状和产品结构构成要求必须用焊接的方法;2.包装工业:例如高级工业制成品的包装,采用塑料薄膜焊接技术,可以得到加工高速、接缝可靠、外表美观的塑料包装。

塑料质外包装材料的激光焊接连接。

塑料材料为热塑性塑料和人造橡胶。

3.汽车零部件:当今汽车车身的大趋势是力求减轻其重量,因此塑料、树脂、特种玻璃等材料在汽车上得到了越来越广泛的应用。

而焊接是其中必不可少的工艺,激光焊接又是所有焊接工艺中较传统工艺优势最大、技术成熟、成本相对最低的一种。

因此,激光焊接热塑性塑料、合成树脂、合成橡胶,以及一些特种玻璃等车用材料在汽车工业中应用较多。

4.电子器件产品封装:电子器件产品的封装技术对于焊接环境和工艺的要求非常严格,例如低尘埃量、低热量、无强震动,封装精度高、接缝可靠耐用、外表美观等。

封装用的材料很大一部分就是塑料,因此塑料激光焊接同样有很大的应用空间。

5.纺织品:激光焊接纺织品可以被称作激光缝合。

其接缝牢固可靠、加工速度快的优点非常适合缝合纺织品。

一些防水服装装备和要求气密性的装备,都可以利用激光焊接来加工。

五、展望金属材料的激光焊接已经在诸如汽车工业等领域得到了较广泛的应用,激光焊接新材料(如塑料、玻璃、陶瓷、各种有机物等)的研究正方兴未艾,尤其是不同材料之间的复合焊接,更成为研究和应用的热点。

激光焊接塑料具有低成本、高速度、加工方便、实现精密数控容易、原材料适用范围广、接合性和工艺性好等综合优势,随着塑料焊接工艺研究和塑料激光焊接设备的逐步商品化,塑料激光焊接的应用必将越来越广泛,技术越来越成熟。

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