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激光焊接的原理及其在塑料熔接上的应用

文章来源:网络
添加人:管理员
添加时间:2008-08-25 18:28:27

激光焊接原理 
    
  利用激光把两件塑料部件焊接,首先把部件夹紧在一起,然后以近红外线激光NIR(波长810-1064nm),透射过第一个部件,然后被第二个部件吸收所,所吸收的近红外线激光化为热能,将两个部件的接触表面熔化,形成焊接区。这种焊接方法,能够造出超过原材料强度的焊接缝。 

  激光焊接优点多                                                     


  应用激光焊接熔接塑料部件,其优点包括: 

    ·焊接缝尺寸精密、牢固、不透气及不漏水 

    ·在焊接过程中树脂降解少、产生碎屑少。部件表面能够严密地连接起来 

    ·与其他熔接方法比较,大幅减少制品的振动应力和热应力 

    ·能够将多种不同塑料焊接起来(其他焊接方法有较大限制) 

    ·擅长焊接具有复杂外形(甚至是三维)的制品;能够焊接其他方法不易达到的区域,  由于激光焊接具有上述优点,所以特别吸引那些寻求更清洁的方式来熔接复杂部件的加工商,例如含有线路板的塑料制品、医疗设备等。 
    
    多家公司相继推出激光焊接设备 
                                                           

   以往一段颇长时间,激光焊接未能在塑料的熔接上应用,这情况已逐渐改变,公司相继推出专门用于塑料焊接的激光设备,而新型的塑料和添加剂,令彩色塑料制品的激光焊接成为可能。塑料供应商亦不断改进现有配方,藉此优化塑料对激光的透射率或吸收率。各种因素配合下,令塑料制品的激光焊接工艺迅速发展。事实上,在某些应用中,激光焊接比超声波焊接、振动焊接、热平板焊接等工艺更具成本和性能方面的优势。 

   激光焊接前景乐观 
    
   由于激光焊接不会产生残渣,因而适合应用于食品及药物管理局管制的医药制品,以及汽车制品和电子传感器。这种焊接技术,大大减少制品的振动应力和热应力,是焊接易损坏的制品(例如电子传感器)的理想选择。其他的焊接方法难以将两种在结构、较化点和填充物料等多种性质不同的聚合物接连、而激光焊接却能应付自如。 


   配合激光焊接的材料                                        
   为配合激光焊接的发展,塑料生产商均积极研究能够配合激光焊接的材料。杜邦公司指出,聚合物对近红外线激光的透射率至少达到20-50%,才能获得优良的焊接效果,而绝大多数的本色塑料和很多有色的半透明塑料都达到此透光率要求。换句话说,绝大部分塑料都能够被激光焊接。另一方面,塑料对近红外线激光的吸收率亦是影响焊接效果的重要因素,而大多数热塑性塑料加入适量的碳黑后,就可以大幅提高其对激光的吸收率。但激光焊接对一些材料而言,还存在一定的局限性。其中的典型例子是PPS和LCP等塑料,由于对近红外线激光的透射率很低,若光两种材料都填充炭黑时,由于两者都是黑色,激光无法穿透,所以不能以激光焊接。相反,若两种材料都属于透明或者白色,近红外线激光都能透射过,引致对近红外线激光的吸收低,此情况下,也不能用激光来焊接。此外,许多矿物填充的化合物,都不适宜用激光来焊接。这些局限性,造成了激光焊接应用于塑料接连上的很大障碍。 

    新物料有助改善激光透射率及吸收率 
                                                              

  为改善聚合物的激光透射率和吸收率,不少塑料生产商进行研究,现时已解决了不少技术障碍。,光束和制品都不需移动。采用这种技术的优点是焊接速度快,但缺点是在焊接几何形状时受到限制。


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