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        塑料焊接界的潜力股----激光焊接正成为塑料焊接新趋势

        作者:长翀工程塑胶日期:2018-03-12

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        塑料焊接界的潜力股----塑料激光焊接

         

        首先,我们需要弄清楚有哪些焊接方式?

        热板焊接是塑料焊接技术中发展较早、工艺最为简单的一种焊接技术。随着技术的发展,目前使用最多的焊接方式是振动摩擦焊接和超声波焊接。除此之外还有受到越来越多关注的激光焊接技术。

         

        激光焊接技术是借助激光束产生的热量使塑料接触面熔化,进而将热塑性片材、薄膜或模塑零部件粘结在一起的技术。它最早出现在20世纪70年代,但是由于费用昂贵,无法和更早的塑料粘接技术相竞争,如振动焊接技术、热板焊接技术。但是从20世纪90年代中期开始,由于激光焊接技术所需要的设备费用下降,该技术才渐渐受到人们的广泛欢迎。

        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。

         

        从图1中几种焊接技术的对比不难看出,与传统塑料焊接工艺不同,激光焊接利用激光辐射能量对两种聚合物进行焊接,不仅在聚合物选择上具有广泛的适用性,更具备焊缝美观、焊接灵活、焊接强度高的特点,已然成为塑料焊接技术中的“潜力股”。

         

        图1 不同焊接工艺对比

         

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        塑料对激光焊接的适应性如何呢?有些塑料不改造并不适合激光焊接

         

        塑料激光焊接针对材料特性提出了特殊要求----激光的选择性吸收与透过。为获得满意的制件,不仅需要对焊接工艺参数进行调整,合适材料的选择至关重要!

         

        台湾长春企业集团高雄工厂,近日宣布用于激光焊接的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)模塑料的批量生产,这一举措将有助于增强汽车开关和传感器的长期可靠性与设计的灵活性。

        目前,填料和螺栓密封、粘合剂压焊以及超声波焊接等加工方法用于汽车传感器的生产。作为此类加工方法的替代方法,激光焊接一直以来业界关注颇多,因为其较高的焊接强度可以缩短焊接时间并提高生产力。然而,用于激光焊接的模塑料通常拥有较低的激光透过率,导致存在焊接强度和防水特性方面的问题。为了解决这些问题,长春企业集团高雄工厂已实现聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)模塑料的商业化,其具备业界最高的激光透过率和优越的焊接强度及防水特性。有了这些特殊牌号,可以使用激光焊接代替现有的加工方法,因此,当将它们应用于汽车零部件时,可以增强长期可靠性和设计的灵活性。

         

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        从材料角度,我们还需要注意些什么?

         

        1、激光焊接同样受到两种聚合物相容性及熔融温度差异的影响,两者相容性越好或熔融温度越接近,越容易进行激光焊接工艺,并获得更高质量的焊接强度。如图2所示,PC与PBT、ABS与PBT、PC/ABS与PMMA或PC都可以很好地进行焊接。

        图2 聚合物激光焊接匹配性

         

         

        图3

         

        2、当吸收层聚合物将激光能量转化为热能发生熔融时,体积会发生膨胀,因此有必要在上下两层件通过夹具施加一定的夹持力以避免焊接界面因膨胀变形。不仅如此,夹持力同时确保热能在两层间更好地进行传导,保证两种聚合物能够同时熔融从而获得更高的焊接强度。

         

        另外,在激光焊接工艺的选择上,激光器功率过高或焊接时间过长容易造成材料熔融过度导致降解,为达到理想的焊接质量应该选择合适的激光功率、扫描速度及焊接时间。

         

        与传统塑料焊接工艺不同,激光焊接利用激光辐射能量对两种聚合物进行焊接,不仅在聚合物选择上具有广泛的适用性,更具备焊缝美观、焊接灵活、焊接强度高的特点。

         

        同时,塑料激光焊接针对材料特性提出了特殊要求----激光的选择性吸收与透过。为获得满意的制件,不仅需要对焊接工艺参数进行调整,合适材料的选择至关重要!

         

         

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