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    • 新聞資訊

    寧波奧創(chuàng )機械設備有限公司

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    2023

    塑料激光焊接加工技術(shù)（一）

    新技術(shù)為許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了現實(shí)操作性，如生物醫藥晶片大部分由塑料片組成。塑料片上有很多μm限度的結構，在進(jìn)行封裝時(shí)就需要用到塑料激光精細焊接技術(shù)。 激光焊接工藝之所以具有吸引力，是因為只用很少的熱量輸入結構件，因此，只會(huì )產(chǎn)生可控的最小熔化量。其結果是可獲得很高的焊接強度，并且由于熔化物溢出或氣化很少而獲得無(wú)可挑剔的外觀(guān)質(zhì)量。在很小的焊接面積上可以獲得很高的強度，使得這種工藝在操作空間受到限制的條件下，比黏接工藝更優(yōu)越。在新材料、新設備和新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，人們不僅要了解激光焊接的特性、優(yōu)點(diǎn)和要求，還應認識到此領(lǐng)域的諸多創(chuàng )新和未來(lái)趨勢，始終處于科技的最前沿。 塑料的激光焊接是與對材料要求的提高相關(guān)聯(lián)的，這些新的要求通常很難完成。所謂的激光透射焊接一方面要求激光輻射能穿透零件，另一方面要求零件有很強的吸收性能。重要的是，在2個(gè)焊接件之間要避免產(chǎn)生裂縫。在激光焊接過(guò)程中，吸收性的零件升溫并且局部熔化，通過(guò)熱傳導將能量傳遞到透光的零件，在外部的壓力下2個(gè)零件結合在一起。所吸收的近紅外線(xiàn)激光轉化為熱能，將兩個(gè)部件的接觸表面熔化，最終形成焊接區。這種焊接方法能夠形成超過(guò)原材料強度的焊接縫。 目前國內市場(chǎng)上普遍使用的塑料焊接技術(shù)主要有振動(dòng)摩擦焊接、熱板式塑料焊接及超聲波焊接等，主要用于連接敏感性塑料制品(含有線(xiàn)路板)、具有復雜幾何形狀的塑料件以及有嚴格潔凈要求的塑料制品(醫藥設備)等。應用激光焊接熔接塑料部件，其優(yōu)點(diǎn)有：焊接縫尺寸精密、不透氣及不漏水；焊接牢固，可以得到高精度的焊接件。在焊接過(guò)程中樹(shù)脂降解少、產(chǎn)生碎屑少，不會(huì )出現飛邊，部件表面能夠精密連接；焊接設備不需要和被黏結的塑料零部件相接觸，與其他熔接方法比較，大幅減少制品的振動(dòng)應力和熱應力；最小化熱損壞和熱變形，可以將不同組成或不同顏色的樹(shù)脂黏結在一起；可焊接尺寸極小或外形結構復雜的零件，對有些復雜零件甚至可以進(jìn)行“穿透焊接”；無(wú)振動(dòng)技術(shù)能產(chǎn)生氣密性的或者真空密封結構；能夠將多種不同塑料焊接起來(lái)，而其他焊接方法有較大限制；設備自動(dòng)化程度高，能方便用于復雜塑料零部件加工。擅長(cháng)焊接具有復雜外形(甚至是三維)的制品；能夠焊接其他方法不易達到的區域。由于激光焊接具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以特別吸引那些尋求更清潔的方式來(lái)熔接復雜部件的加工商，如含有線(xiàn)路板的塑料制品、醫療設備等。 激光焊接技術(shù)是用通常存在于電磁光譜紅外線(xiàn)區的集束強輻射波熔化接頭區的塑料。所用激光的類(lèi)型和塑料的吸收特性決定焊接的程度。激光焊接也極大地減小了制品的振動(dòng)應力和熱應力。比采用其它連接方式所產(chǎn)生的振動(dòng)應力和熱應力小，意味著(zhù)制品或者裝置的內部組件的老化速率更慢。這為將激光焊接應用于易損壞的制品(如電子傳感器)提供了機會(huì )。 很多不同種類(lèi)的材料能夠用激光焊接在一起。激光焊接使用近紅外線(xiàn)激光(NIR)，波長(cháng)在810到1064nm。例如：激光焊接將能透過(guò)近紅外線(xiàn)激光的聚碳酸酯(PC)和30％的玻纖增強的黑色聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)連接在一起。 激光焊接沒(méi)有殘渣的優(yōu)點(diǎn)也使它比較適合應用于以下制品：食品及藥物管理局(FDA)管制的醫藥制品、汽車(chē)制品和其他的電子傳感器。二極管激光器和釔鋁石榴石激光器用于塑料焊接時(shí)，它們有良好的適應性。例如：可以將二極管激光排列起來(lái)以生成復雜的線(xiàn)狀焊縫；還可以將二極管激光發(fā)射器組合堆積起來(lái)，以獲得特殊應用所需要的高焊接功率。 激光焊接方式對一些材料而言也存在部分局限：高性能聚合物，如PPS，聚(PEEK)和LCP，由于這些材料對近紅外光的透射率很低，因而不適合激光焊接方式；當兩種材料中都填充炭黑時(shí)，由于兩種材料都是黑色，它們是不能被焊接在一起的。這對于汽車(chē)外殼下的設備和其他黑色的裝置采用激光焊接來(lái)說(shuō)是一個(gè)障礙。同樣，兩種對近紅外線(xiàn)激光都透射的材料(通常是透明的或者白色的)，由于對近紅外光的吸收很少，所以也不能用激光焊接。對于醫藥、包裝和消費品來(lái)說(shuō)，因為這些產(chǎn)品都要求透明。由于許多礦物填充的化合物能夠吸收近紅外線(xiàn)激光，所以通常不適合用激光焊接。高填充的玻纖增強物能夠改變近紅外線(xiàn)激光的透射率，降低焊接效率。不過(guò)原料供應商的配方中的玻纖含量通常不會(huì )超過(guò)這個(gè)限度。 激光焊接技術(shù)最早出現在20世紀70年代，但是由于費用昂貴，無(wú)法和更早的塑料黏接技術(shù)相競爭，如振動(dòng)焊接技術(shù)、熱板焊接技術(shù)。但是從20世紀90年代中期開(kāi)始，由于激光焊接的設備費用下降，該技術(shù)才漸漸受到人們的歡迎。當被黏接的塑料零部件是非常精密的材料(如電子元件)或要求無(wú)菌環(huán)境(如醫療器械和食品包裝)時(shí)，激光焊接技術(shù)就能派上很大用場(chǎng)。激光焊接技術(shù)速度快，特別適用于汽車(chē)塑料零部件的流水線(xiàn)加工。另外，對于那些很難使用其它焊接方法黏接的復雜的幾何體，可以考慮使用激光焊接技術(shù)。

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    2023

    一種模塊化熱板焊接單元的設計

    們常常聽(tīng)到客戶(hù)抱怨：“我們只需要焊接這么小的零件，為什么要賣(mài)給我這么大的設備，價(jià)格太貴了”，“你們的設備能不能賣(mài)焊接的部件給我，外圍框架太大了我不要，這樣我這里方便自動(dòng)化集成"。對于客戶(hù)的抱怨，我們會(huì )耐心的解釋?zhuān)墙Y果還是”不可以“。 包括常見(jiàn)的熱板/紅外焊接設備，激光焊接設備和超聲焊接設備等，都存在這樣的問(wèn)題。今天，我們來(lái)看一看Extol是如何通過(guò)模塊化設計來(lái)給客戶(hù)提供意料之外的產(chǎn)品。 Extol的主打產(chǎn)品之一是伺服熱板焊接設備（圖1），適合大型罐體和部件的焊接。如果要對汽車(chē)部件上的管件、支架和蓋板進(jìn)行焊接，往往這類(lèi)零件最大尺寸小于100mm，就顯得”大材小用“和”價(jià)格昂貴“。 熱板焊接是用加熱板將兩個(gè)塑料件焊筋熔化再連接在一起的過(guò)程。首先，將上下塑料件的焊筋與加熱板接觸。熱板熱量傳導到焊筋使其熔化。然后，移開(kāi)加熱板并將上下件壓緊直到它們彼此牢固連接。 客戶(hù)的挑戰：采用標準的熱板焊接設備，將好幾個(gè)小零件焊接到I一個(gè)主體部件上，典型部件如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機艙室內的歧管，長(cháng)而曲折主體上要焊接多個(gè)異性支架。若采用多臺標準設備，無(wú)疑是價(jià)格昂貴。為此Extol的工程師們開(kāi)發(fā)了一款模塊化的熱板焊接單元，輕便緊湊的設計，非常方便的安裝在自動(dòng)化線(xiàn)上。經(jīng)濟性和靈活性滿(mǎn)足了客戶(hù)的要求。 EXTOL模塊化熱板焊接單元的工作原理：較低的下模具可以固定較大的零件。較高的上模具通過(guò)伺服或者電缸控制上下移動(dòng)。一側的加熱板通過(guò)氣缸上下移動(dòng)。在焊接過(guò)程中，放置在上模具的零件壓住熱板，并推動(dòng)熱板一起壓住下模具上的零件。一旦熔化完成，上模具后退，加熱板收回。最后，上模具將零件下壓到下模具上的零件，將兩者焊接在一起。

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