激光焊接头的焊接方法、优势及应用

2019-05-24 09:02:03 金晓



激光焊接头是一种利用激光束产生的热量熔化塑料接触面,然后将热塑性片材,薄膜或模制零件粘合在一起的焊接头。它最早出现在20世纪70年代,但由于成本高,无法与早期的塑料粘接技术,如振动焊接头焊接技术和热板焊接头焊接技术相竞争。然而,自20世纪90年代中期以来,由于激光焊接头焊接技术所需设备成本的降低,该技术逐渐受到人们的广泛欢迎。


1. 塑料激光焊接头焊接常用的焊接方法

在实际应用中,塑料激光焊接头焊接有几种不同的焊接工艺。

01)顺序圆周焊接

激光头沿着塑料焊接层的轮廓线移动并熔化它,逐渐将塑料层粘合在一起;或者夹层沿着固定激光束移动以达到焊接的目的。


激光焊接头焊接


02)同步焊接

来自多个二极管激光器的激光束由光学元件成形,并且激光束沿着焊接层被引导到轮廓线,同时在焊缝处产生热量,使得整个轮廓线被熔化并同时结合在一起。

03)扫描焊接

扫描焊接也称为准同步焊接。扫描焊接技术结合了顺序环焊和同步焊这两种焊接技术。反射器用于以每秒10米的速度产生高速激光束,并沿着待焊接的部分移动,使得整个焊接部分逐渐加热并熔合在一起。

04)辐射掩模焊接

激光束穿过模板定位以熔化和粘合塑料,模板仅暴露下面塑料层上的小且精确的焊接位置,并且激光束仅加热产品中未被掩模覆盖的部分。使用这种技术,可以实现低至10微米的高精度焊接。


激光焊接头焊接


2. 塑料激光焊接头的优势

激光焊接头应用于塑料零件焊接的优点包括:焊接精确牢固,密封不透气不透水,树脂降解少,焊接过程中产生的碎屑少,产品表面可以紧密连接在焊缝周围激光焊接具有无残留的优点,更适用于国家食品药品监督管理局控制的医疗产品和电子传感器。

易于控制,可焊接小尺寸或复杂外部结构的工件。由于激光易于计算机软件控制,光纤激光器的输出可以灵活地到达零件的各个细微部位,激光焊接可以用于焊接其他焊接方法难以到达的区域,可以焊接复杂形状甚至三维几何形状的产品。

与其他焊接方法相比,激光焊接头焊接大大降低了产品的振动应力和热应力。这意味着产品或设备内部组件的老化速度较慢,可以应用于容易损坏的产品。可以焊接多种不同的材料。例如,通过近红外激光的聚碳酸酯和玻璃纤维增强的黑色聚对苯二甲酸丁二醇酯可以连接在一起,而其他焊接方法根本不能连接结构,软化点和增强材料如此不同的两种聚合物。


激光焊接头焊接


3. 塑料激光焊接头焊接应用

激光焊接头焊接是一种无振动焊接技术,因此特别适用于加工精密电子元件,如鼠标,移动电话和连接器,以及需要以更清洁的方式焊接的复杂元件,如包含电路的塑料产品板,医疗设备等。

01)汽车工业中

在汽车工业中,激光焊接头焊接塑料技术可用于制造许多汽车零件,例如自动门锁,无钥匙进出设备,燃料喷嘴,换挡架,发动机传感器,驾驶室框架,液压油箱,过滤器框架,前灯和其他汽车应用,包括进气歧管和辅助水泵的制造。

02)医疗领域

在医疗领域,激光焊接头焊接技术可用于制造液体储罐,液体过滤设备,软管连接器,造口袋,助听器,植入物,用于分析的微流体装置等。激光头还可以将塑料薄膜焊接在一起。它沿着薄膜的边缘移动并形成密封结构,用于通过粘合进行包装。操作过程可以非常快速地完成。

03)新材料激活激光焊接头焊接的应用

研究表明,聚合物对近红外激光的透过率至少达到20-50%,只有激光焊接技术才能获得优异的焊接效果。大多数天然彩色塑料和许多彩色半透明塑料都能满足透光率要求。换句话说,激光焊接可以应用于大多数塑料。


焊接头ND30


另一方面,塑料对近红外激光的吸收率也是影响激光焊接头焊接效果的重要因素。大多数热塑性塑料通过添加适量的炭黑可以大大提高其对激光的吸收率,但对于某些材料,激光焊接头焊接的应用仍然存在一定的局限性。例如,如果两种材料都是透明的或白色的,则可以透射近红外激光,导致材料对近红外激光的吸收极低。在这种情况下,不能使用激光焊接。

另一个典型的例子是PPS和LCP塑料。两种材料对近红外激光的透射率非常低。如果两种材料同时填充炭黑,则不能进行激光焊接,因为激光不能穿透。此外,许多矿物填料化合物不适合激光焊接头焊接。为了克服激光焊接头焊接的这些局限性,一些塑料制造商积极开发新材料,有助于提高激光透射率和吸收率,并取得了可喜的进展,为激光焊接头带来了更广阔的应用前景。



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