近幾年,隨著技術(shù)的不斷升級,塑料的激光焊接對未來是增長的趨勢。這篇文章內(nèi)容主要分為四個部分,第一部分是關(guān)于塑料激光焊接原理,工藝研究以及檢測方法;第二部分是關(guān)于塑料激光焊接行業(yè)應用,包括3C、汽車配件、醫(yī)療器械等;第三部分是透明塑料無痕焊接技術(shù),是大族激光革命性的技術(shù)。最后一部分是簡單介紹一下大族激光。
塑料激光焊接原理
顧名思義,它就是兩種材料疊加,在夾具的作用下,激光透過上層材料,被下層材料吸收,然后通過一種熱傳導的方式,使上層材料和下層材料融合在一起。右邊這個圖是我們新的技術(shù)突破,就是針對于透明塑料做到拼接焊。塑料在拼接上難度非常大,我們實現(xiàn)了透明塑料的拼接焊,也是為醫(yī)療行業(yè)上專門做了工藝的研究。
塑料的傳統(tǒng)焊接和激光焊接對比
在傳統(tǒng)焊接方面,熱板焊接用的很少,前幾年應用最多的就是振動摩擦焊接、超聲波焊接,這兩種都是振動焊接,工件在接觸材料表面進行高頻的振動,通過摩擦達到它的熔點,然后融合,這種技術(shù)有很多的缺陷,它是接觸式的,還有震動、融合,容易產(chǎn)生缺陷,而且時間長了會產(chǎn)生疲勞,零件就容易脫落,它的機械應力比較大,這就嚴重影響氣密性。
激光焊接塑料就有效避免這些不良因素。一是它是非接觸,二是焊接強度高,不容易失效,減少風險。在汽車配件行業(yè),這兩年激光焊接基本全部替換超聲波焊接。激光焊接生產(chǎn)的柔性會更好,對工人的工作環(huán)境也比較好,而超聲波焊接的工作環(huán)境是特別差。
前些年,激光有些技術(shù)沒有突破,而且激光器價格比較高,相比傳統(tǒng)焊接,一次性投入較大,可能不是很快產(chǎn)生效益。但是現(xiàn)在激光的經(jīng)濟優(yōu)勢就凸顯出來了,激光焊接塑料,它可以降低設計人員對產(chǎn)品的設計難度。目前,很多的產(chǎn)品(包括日用產(chǎn)品、3C產(chǎn)品等)都對加工精度、美學外觀的要求非常高,就決定了應用激光焊接技術(shù)。
塑料激光焊接的相容性、融合溫度、匹配性越接近,它的效果就越好。塑料激光焊接應用方式和金屬焊接不太一樣,包含輪廓焊接、準同步焊接、同步焊接。首先介紹一下輪廓焊接,激光頭、激光束沿著產(chǎn)品的輪廓去運動,激光頭移動平臺沿著軌跡進行焊接,它是逐步完成的。
準同步焊接應用最廣泛,在汽車汽車配件行業(yè),它是通過里面XY高頻的振鏡,它的核心就是對兩種材料塑料焊接塌陷的控制。輪廓焊接會產(chǎn)生較大的內(nèi)應力,這個內(nèi)應力就會影響到物體的密封性。而準同步是高速的一種掃描方式,而且配合現(xiàn)在控制,所以它能夠有效地消除內(nèi)應力。在這個基礎(chǔ)上,大族激光結(jié)合自己外光路技術(shù),開發(fā)出來3D同步塑料焊接技術(shù)。這個技術(shù)在很多曲面產(chǎn)品上已經(jīng)有實際的應用,空間曲線可以完成焊接軌跡。
同步焊接主要應用在汽車車燈、醫(yī)療行業(yè)。同步焊接是多光束,經(jīng)過光學整形呈現(xiàn)焊接軌跡的光斑,它的特性是減小內(nèi)應力。因為要求比較高,整個價格也比較高,所以在醫(yī)療方面應用非常廣泛。
在塑料激光焊接領(lǐng)域,除了焊接技術(shù),我們還有一些配套,比如說檢測技術(shù),材料的特性對焊接的效果會產(chǎn)生非常大的影響,我們自己研發(fā)的透光率測試儀、氣密級檢測設備。
接下來介紹行業(yè)應用,塑料激光焊接在醫(yī)療領(lǐng)域應用比較廣泛,包括制造液體儲槽、液體過濾器材、軟管連接頭、造口術(shù)袋子、助聽器、移植體、血液透析、分析用的微流體器件等等,比如血液透析儀就是通過用同步焊接的方式去完成。在家電行業(yè)應用包括空調(diào)風葉、液冷燈、LED、水杯等。
目前,最廣泛的應用在于汽車工業(yè)領(lǐng)域。包括自動門鎖、無鑰匙進出設備、啟動開關(guān)、胎壓監(jiān)測計、儀表盤、前燈和尾燈、進氣歧管、燃油噴嘴、變檔機架、發(fā)動機傳感器、駕駛室機架、液壓油箱、變速箱過濾器等。在消費類電子3C行業(yè),包括手機外殼、耳機外殼、鍵盤、傳感器、電子元件、微開關(guān)、紡織品、尼龍表帶等等。
針對塑料激光焊接,我們推出了一些專用的標準設備,包括輪廓、準同步的、3D準同步、同步,還有針對于某一類產(chǎn)品,比如汽車、儀表盤、運動水杯、汽車企管等。
接下來我介紹一下透明塑料激光無痕焊接技術(shù),這個技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域應用非常廣泛。
這個是高分子材料,它有自己的物理性質(zhì)以及化學性質(zhì),價格也比較廉價,最容易成型。
現(xiàn)在大家都非常關(guān)心自己的身體健康,這樣就推動了醫(yī)療器件產(chǎn)品的使用。針對透明塑料無痕焊接,我們的研究也是基于一些理論,工藝研究也離不開理論基礎(chǔ)。
在醫(yī)療應用方面,我們對透明塑料包括它的切面的力學分布進行研究。它的原理是在金屬表面毛化,毛化之后兩種材料通過傳導的方式,是上層塑料的謀劃和金屬相互牽連在一起。這些實際案例應用包括電池、醫(yī)療理論和pp的焊接等。
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