热缩型塑料激光焊接.docVIP

热缩型塑料激光焊接 一、材料 当被粘接的塑料零部件是非常精密的材料(如电子元件)或要求无菌环境(如医疗器械和食品包装)时，激光焊接技术就能派上很大用场。激光焊接技术速度快，特别适用于汽车塑料零部件的流水线加工。另外对于那些很难使用其它焊接方法粘接的复杂的几何体，可以考虑使用激光焊接技术。几乎所有的热塑性塑料和热塑性弹性体都可以使用激光焊接技术。常用的焊接材料有 PP、PS、PC、ABS、聚酰胺、PMMA、聚甲醛、PET以及PBT等。其它的一些工程塑料如聚苯硫醚PPS和液晶聚合物等，由于其具有较低的激光透过率而不太适合使用激光焊接技术。因此常常在底层材料上加入炭黑，以便使其能吸收足够能量，从而满足激光透射焊接的要求。未填充的或者玻纤增强的聚合材料都可以用于激光焊接。但是过高的玻纤含量会散射发出得IR激光，降低光束通过聚合物的穿透力。有色塑料也可以用于激光焊接，但是随着颜料或染料含量的增加，激光束的通过塑料的穿透能力会有所下降。 　　目前国内塑料激光焊接设备才开始起步，大多处于摸索阶段。比如国内最早生产激光焊接机的武汉华工激光工程有限责任公司就推出了采用半导体激光器做为光源的塑料焊接机，根据客户的工件形态，分别有： 　　1、 基于振镜运动方式的塑料激光焊接机，主要用于平面焊接； 　　2、 基于电动工作台三维运动的塑料激光焊接机，主要用于三维曲线的焊接。 同时结合客户产品特点定制各种工装夹具，选择合适的激光添加剂配方，为客户提供交钥匙工程。　　塑料激光焊接焊接方式顺序型周线焊接(contour welding)：激光沿着塑料焊接层的轮廓线移动并使其熔化，将塑料层逐渐的粘结在一起；或者将被夹层沿着固定的激光束移动达到焊接的目的。 同步焊接(simultaneous welding)：来自多个二极管激光束被引导到沿着焊接层的轮廓线上，并熔化塑料，从而使得整个轮廓同时熔化并粘结在一起。 准同步焊接(Quasi-simultaneous welding)：?该技术综合了上述两种焊接技术。利用反射镜产生高速激光束(至少10 米/秒的速度)，并沿着待焊接的部位移动，使得整个焊接处逐渐发热并熔合在一起。掩模焊接（mask welding）：激光束通过模板进行定位、熔化并粘结塑料，该模板只暴露出下面塑料层的一个很小的、精确的焊接部位。使用这种技术可以实现低至10微米的高精度焊接。 　　图 3: 顺序型周线焊接、同步焊接和准同步焊接技术（左到右）?? 5、Globo焊接(GLOBO Welding)是沿着产品的轮廓周线进行焊接的，它是瑞士莱丹（Leister）公司的专利技术。激光束经由气垫式，可无摩擦任意滚动的玻璃球点状式的聚焦于焊接界面，该玻璃球不仅仅进行聚焦而且也充当机械夹紧夹具。当该球在表面上滚动时，为接合面提供了持续压力。这就确保了在激光加热材料的同时有压力夹紧。该玻璃球取代了机械夹具，同时扩大了激光焊接在连续三维焊接中的应用范围。塑料激光焊接技术的利弊分析 激光焊接技术是用通常存在于电磁光谱红外线区的集束强辐射波，熔化接头区的塑料。所用激光的类型和塑料的吸收特性决定可能焊接的程度。激光焊接也极大地减小了制品的振动应力和热应力。比采用其它连接方式所产生的振动应力和热应力小，意味着制品或者装置的内部组件的老化速度更慢。这个特点为将激光焊接应用于易损坏的制品(如电子传感器)提供了一个机会。 　很多种类不同的材料能够用激光焊接在一起，激光焊接使用近红外线激光(NIR)，波长在810到1064纳米。首先，两种制品在低压力下被夹紧在一起，近红外线激光穿过一个制品(近红外线激光透射)然后被另外一个制品吸收(近红外线激光吸收)。吸收近红外线激光的制品将光转化为热，然后在制品的接触面处熔化，同时热也传导到透射近红外线激光的制品的表面，形成一个焊接区。焊接缝的强度能够超过原始材料的强度。举例说，激光焊接将能透过近红外线激光的聚碳酸酯(PC)和30%玻纤增强的黑色聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)连接在一起。其它的焊接方法不能将两种在结构、软化点和增强材料等方面如此不相同的聚合物连接起来。激光焊接最擅长于焊接具有复杂外形(甚至是三维的)的制品，能够焊接其它焊接方法不易达到的区域。 　塑料激光焊接技术在各个领域例如在国防和医学领域的成熟应用有助于使它应用于塑料连接方面。自90年代中期以来，二极管型和钇铝石榴石型激光器已经向着有利于塑料连接的方向发展。这些激光器的功率显著增大，而它们的成本在过去五年内下降了大约90%。已经发现大多数塑料能有效透射二极管激光器(810到940纳米)和钇铝石榴石激光器(1064纳米)所发射的激光或者接近它们波长带的激光。(二氧化碳激光器发射的激光容易被塑料吸收，这将导致塑料燃烧的危险)。 激光焊接没有残渣优点也使它比较适合应用于以下制品食品及