華中科技大學,武漢
1引言
在塑料制品的加工制造過程中,焊接加工是除注塑成型外的另一大重要加工方式。現(xiàn)目前,超聲波焊接廣泛地應用于塑料制品的焊接,但是超聲波焊接有噪聲污染嚴重,焊接質量穩(wěn)定性不高,加工柔性較差等缺點。為了滿足現(xiàn)代化生產需要,急需采用連接質量高、生產過程環(huán)保、加工柔性好的塑料焊接方法,而塑料激光透射焊接(Laser Transmission Welding,LTW)就是一種能夠克服傳統(tǒng)塑料焊接存在的缺點的一種新興方法。
2塑料激光焊接原理
塑料激光透射焊接原理示意圖,如圖1所示。一般地,只有熱塑性塑料才能實現(xiàn)激光透射焊接。大部分塑料對近紅外光(800nm∼1064nm)的透過率較高,所以為了實現(xiàn)透射焊接,一般選取YAG激光和半導體激光作為焊接光源,而半導體激光的使用更多。透射焊接時一般采用搭接接頭,上層試板為能透過大部分激光能量的透光材料,下層試板為吸光材料,激光透過上層透光材料,能量被界面處的吸光材料吸收,使得界面處塑料熔化,當熱源離開后,熔化的塑料在夾緊力的作用下形成焊縫。
圖1 塑料激光透射焊接原理
3塑料激光焊接的特點
激光透射焊接是新興的塑料焊接方法,相對其他焊接方法,其有許多不可比擬的優(yōu)勢。
相對于廣泛使用的超聲波焊接,激光透射焊接的主要優(yōu)點表現(xiàn)在以下方面:a)激光透射焊接易于實現(xiàn)異種材料的焊接,提高了產品設計的可行性;b)激光透射焊接可以將光斑聚焦到很小的程度,可實現(xiàn)微連接;c)激光透射焊接時非接觸式焊接,焊接應力小,焊后不需要進行消除應力處理;d)超聲波焊接為了保證焊接質量,一般只能進行形狀簡單結構的焊接,而激光透射焊接的加工柔性更好,可實現(xiàn)復雜曲面的三維焊接;e)超聲波焊接依靠試樣之間的高頻振動實現(xiàn)焊接,焊接噪音極大,焊接殘余應力較大,而激光焊接為非接觸式加工,焊接環(huán)境優(yōu)良,焊接殘余應力較小,無需進行后續(xù)消除應力熱處理;f)激光透射焊接加工易于實現(xiàn)自動化生產,易于實現(xiàn)焊接在線監(jiān)測;g)一般情況下,使用超聲波焊接的產品需要在焊接位置處留置一定量的凸起,導致注塑模具加工復雜程度增大,而激光焊接只需焊接位置處貼合即可;h)一般地,激光透射焊接強度優(yōu)于超聲波焊接,而且激光透射焊接焊縫比超聲波焊縫更美觀。
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