塑料激光焊接技術原理、工藝及特點

來源:材料界    關鍵詞:激光塑料焊接, 工藝, 原理,    發布時間:2019-06-13

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塑料激光焊接技術原理、工藝及特點

激光焊接作為金屬材料的一種焊接工藝已經被大部分人所熟知。但是,作為塑料焊接的一種工藝目前還是比較先進的,大部分人可能了解不多,今天我主要從設備原理,工藝參數以及產品品質管理等幾個方面進行說明,希望對您有一點幫助吧。

其實塑料焊接技術除了激光焊接之外,還有超聲波焊接、振動焊接、熱板焊接以及高周波焊接等焊接技術,因為工藝管理方法不同,需要根據每一種工藝特點進行管理。

近年來,隨著國內激光應用技術的不斷開發以及激光焊接設備的不斷研制,越來越多的廠家開始導入塑料激光焊接工藝,原來被認為“高大上”的工藝也逐漸被大眾所認知。比如汽車尾燈的燈罩與燈殼的焊接就可以采用激光焊接。

對于塑料部件的激光焊接,由于激光發射設備的構造不同,激光的照射方式可以分為順序型、反射型以及全周照射型


塑料激光焊接技術原理、工藝及特點

激光設備分類

激光焊接原理

部件1為透明材質,部件2為不透明塑料。激光束透過部件1到達部件2,部件2與部件1接觸的界面處吸收激光能量,當能量聚集到一定的程度,就會將界面處的塑料熔化。當把一定的壓力施加到上下兩個部件上的時候就會將兩個部件熔融在一起,冷卻后實現兩個部件融合為一體。

塑料激光焊接技術原理、工藝及特點

激光焊接示意圖


激光焊接的特點

優點:①焊接時間短 ②形狀自由度高 ③可適用于精密焊接 ④外觀良好,毛刺少 ⑤自動化程度高 ⑥熱影響區域小

局限性:①上層部件要求能夠透過激光 ②設備投資費用大 ③專業技術要求比較高


激光焊接過程:

示意圖顯示了激光焊接的四個步驟:首先,將兩個部件安裝到治具上并加緊;其次,通過控制設備發射激光,確保在部件界面處生成足夠的熱量使得塑料熔化;再次,通過對部件施加一定的壓力,將兩個部件熔化的部分因在擠壓作用下融為一體;最后,通過關閉激光照射,保持一定的壓力一段時間,使得兩部件冷卻,最終實現兩部件的焊接。

塑料激光焊接技術原理、工藝及特點

激光焊接過程


工藝參數:激光功率,激光速度/焊接時間,冷卻時間,壓力/行程量。

激光功率:激光功率是影響激光焊接質量的重要因素,激光功率不足是造成焊接強度不足甚至界面剝離的重要因素。激光功率是日常管理的重中之重。激光功率的衰減規律是日常管理必須要明確的重要一項工作。

激光速度(焊接時間):是保證焊接強度的重要一項參數,如果激光速度過快,可能導致熔融深度不足。如果激光速度過慢,可能導致毛刺過大,焊接強度下降。

壓力(行程量):對于不同的生產線,管理的參數不同,通過壓力來保證焊接強度的話,需要確保壓力的準確性和壓力的壓入角度。通過行程量保證焊接強度的話,需要對定位銷定期實施點檢確認,防止定位銷高度發生變化或者有異物附著。

冷卻時間:冷卻時間是保證兩部件最后能夠有效粘合一起的重要參數。充分的冷卻時間可以有效的保證兩部件熔化的部分能夠融為一體。

在日常的管理工作中,除了工藝參數的管理之外,還需要對治具進行定期的點檢,如果治具出現位移或者有異物附著,可能導致兩部件安裝后的焊接部位不在同一水平面,這樣,在焊接的過程中可能出現部分部位焊接強度不足或者無有效焊接的情況。當然,保證部件不變形,不收縮也是保證焊接品質的重要內容。


品控項目:焊接強度,破壞方式,焊接深度,偏移量

焊接強度:通過拉伸試驗機檢測焊接強度是否滿足規格要求是確認焊接品質是否合格的重要表征。如果不滿足的情況下,需要通過調整工藝參數,確保滿足規格要求。

焊接深度:每個廠家的叫法可能不同。主要用來確認激光焊接過程中有多少的樹脂發生了熔化,這是保證焊接強度的一項重要參數。

破壞方式:定期的通過部件破壞實驗的方法確認是否在焊接部位存在界面剝離的情況。只有是母材破壞的情況才能說明焊接工藝沒有問題。

偏移量:兩部件的中心線是否存在偏離。如果兩部件相對偏移量比較大,可能導致焊接強度不足。

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