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如何使用激光进行塑料焊接

高质量、可重复且完全无溶剂——基于激光的塑料连接具有大量优点,并可取代众多行业中的传统工艺;,例如胶合、超声波或振动焊接。此外,使用激光连接时,也可以根据新的部件几何形状任意调整焊缝。由于热量进入在局部受到强烈限制,譬如敏感电子元件可获得有效保护。通常可将塑料激光焊接的四种类型分为:轮廓焊接、准同时焊接、同时焊接和掩模焊接。进行塑料焊接时,通常使用高达约 300 瓦的激光功率。

高质量和可重复

焊缝具有始终如一的高质量。产生的接缝具有与基材的强度相对应的强度。焊缝的强度能够接近甚至超过原始材料的强度,连接可靠性高,能够满足对焊接强度要求较高的应用场景。

可灵活使用

可根据各种部件几何形状任意调整焊缝。可以实现高精度的焊接,能够将塑料部件精确地连接在一起,焊接尺寸精度可达到微米级别。

无残留物

与胶合、振动和超声波焊接相比,在激光焊接过程中没有粘合剂残留物或塑料絮片。

温和

热量进入受到局部限制,可保护敏感的电子装置。激光焊接的能量集中在焊接部位,对塑料部件的热影响区域小,能够减少因焊接而导致的塑料材料的热变形、热降解等问题。

无噪声和无磨损

用激光进行塑料焊接不仅对材料温和,而且对环境也温和。

激光塑料焊接是怎么工作的?

采用透射焊接工艺进行塑料激光焊接时,将两种类型的热塑性塑料彼此连接:透明的连接配对物被激光照射,吸收性连接配对物被加热。吸收性塑料熔化透明连接区域。必须使用合适的工装夹具将连接配对物彼此挤压,以便进行充分的热量传输。间隙应尽可能小于 150 μm。为实现持久连接,熔化的塑料必须完全固化。因此,即使在实际的焊接过程之后,工装夹具也会将两个连接配对物压彼此挤压一定的停留时间。

三种激光透射焊接工艺的比较

轮廓焊接

在轮廓焊接中,尤其是圆形部件在激光束下以高达 25 m/min 的速度旋转。用激光束扫描并加热待焊接的轮廓。除圆形部件外,大型三维部件也非常适合轮廓焊接。这种工艺的问题是:对于体积非常大的部件,由于待焊接部件的轮廓不会同时加热,可能会产生应力。

同时焊接

在同时焊接中,激光束的形状应使其妥善适应部件。待焊接的轮廓以这种 方式同时被加热。结果:加工时间非常短,仅为 100 ms 左右。低复杂度且大量生产的部件尤其适合此工艺。然而,当部件几何形状发生变化时,还必须调整光束的形状。

准同时焊接

在准同时焊接中,扫描式激光束会加热焊接轮廓。由于激光束以高达 15 m/s(900 m/min)的速度循环运转,与冷却相比是如此之快,以至于几乎可以同时加热轮廓。借助可编程聚焦镜头,可以轻松应对变化的焊接轮廓,与同时焊接相比,这是一个明显的优势。

塑料焊接有哪些应用?

汽车行业:

汽车零部件制造:如汽车进气歧管、仪表盘、变速箱过滤器、车灯等的焊接。相比传统焊接方式,激光塑料焊接在这些部件上具有更好的强度、密封性、外观、速度和稳定性。

汽车电子配件封装:汽车上的许多电子配件,如汽车 360 摄像头、汽车雷达、自动门锁、电子驻车控制器、抬头显示仪等,采用塑料激光焊接,能够获得很高的产品品质与经济性,并且可以改善产品的成本、轻量化和外观。

汽车内外饰件焊接:包括汽车保险杠、汽车迎宾灯、汽车后尾灯、油气分离器等部件的焊接,以及汽车内饰件如座椅部件、内饰板等的连接。

医疗行业:

医疗器械生产:激光塑料焊接是一种无接触式的焊接方法,焊接过程中不会产生振动、噪音及粉尘,非常适合医疗塑料制品的精密焊接。例如各种医疗测试盒、呼吸管、血液分析仪、塑料针头、造口袋、流体器件、微控流部件、助听器、液体过滤槽等清洁度要求高的器件的密封焊接.

医疗设备组装:一些医疗设备的外壳、控制面板等部件的连接也会用到激光塑料焊接,以保证设备的密封性和稳定性。

消费电子行业:

电子产品外壳焊接:手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品的外壳通常由塑料制成,激光塑料焊接可以实现外壳的无缝连接,提高产品的美观度和密封性。例如手机电池后盖、手机中框等部位的焊接。

电子配件焊接:摄像头、显示屏、充电器、耳机、电子烟、智能手表等电子产品的内部配件,如线路板与塑料外壳的连接、电池与塑料支架的连接等,也可以采用激光塑料焊接4.

光学器件封装:一些光学器件,如 VR 眼镜的镜片与镜框的连接、光学传感器的封装等,对焊接精度和密封性要求较高,激光塑料焊接能够满足这些要求。

家电行业:

家电外壳及部件焊接:空调、风扇、扫地机器人、遥控器、电源开关盒等家电产品的外壳、控制面板、内部零部件等的连接和封装都可以使用激光塑料焊接。例如空调室内机的外壳拼接、风扇叶片与电机外壳的连接等。

LED 照明产品焊接:LED 灯的灯罩、灯座、散热器等部件的焊接,激光塑料焊接可以保证焊接部位的牢固性和密封性,提高 LED 照明产品的质量和使用寿命。

日用品行业:

塑料制品连接:塑料玩具、文具(如订书机、PP 文卷夹、塑料笔桶等)、打火机、眼镜盒、手提电筒、时钟等日用品的生产过程中,激光塑料焊接可以用于塑料部件的连接和组装,提高生产效率和产品质量。

食品包装焊接:食品包装盒、塑料扎带、吸奶器等食品相关的塑料制品,需要保证焊接部位的密封性和安全性,激光塑料焊接是一种理想的焊接方式。

航天航空领域:在航天航空领域,一些轻量化的塑料部件,如飞机内饰件、卫星部件等,也会采用激光塑料焊接技术进行连接,以满足航空航天设备对零部件质量和性能的高要求。

新能源领域:新能源汽车的电池模组、电池外壳、电池管理系统等部件的塑料部分,以及太阳能电池板的边框、接线盒等塑料部件的焊接,都可以使用激光塑料焊接技术。


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