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当塑料遇上激光焊接

无锡宝德联工业智能科技行业案例

无锡宝德联工业智能科技有限公司服务于更多领域客户,目前成果已广泛应用于电子电器行业、汽车制造、制鞋箱包行业、纺织服装行业、包装印刷行业、钣金加工行业等行业,为以上行业终端用户提供了上百套智能激光制造装备。

当塑料遇上激光焊接

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当塑料遇上激光焊接,这么多领域可应用
近年来,塑料激光焊接作为一种新型的塑料连接方式,相比传统的塑料连接方式,具有焊接强度高、气密性好、柔性强等诸多优点,并且随着技术与市场的不断发展,被广泛应用于汽车、新能源、医疗、消费电子、食品等行业。
塑料激光焊接的四种方式
通常使用的塑料激光焊接方式有如下四种:
顺序轮廓焊接
激光束沿着预定焊接轮廓线运动,在夹具的压力下,待焊部件的焊缝随着激光束的移动而熔合成型。
顺序轮廓焊接方式工艺上不受焊接速度的限制,可适用于大尺寸焊接部件。并且因为是顺序融化塑料,需要的激光功率相对较低。但由于此种焊接方式焊接熔深比较小且不易控制,故对部件尺寸公差、贴合平整度要求比较高。
准同步焊接
利用反射镜的偏摆产生高速运动的激光束,沿着焊接轮廓线移动,使得整个焊接轮廓线逐渐发热并在外部夹具的压力下熔合在一起。
准同步焊接方式在小型部件产品的焊接上得到了比较广泛的应用。可通过控制焊接熔深,形成焊接一致性很高的产品。并且由于焊接熔深在一定设计范围内可精确调控,因此可以弥补注塑工件及夹具产生的误差,降低对注塑件的精度要求。同时焊接过程中的熔深可以作为产品质量控制的标准。在实际塑料焊接应用中能实现很高的经济性。
同步焊接
多个二极管激光器产生的激光束通过特定的设计被引导到整个轮廓线上,并熔化塑料,从而使得整个轮廓同时熔化并在外部夹具的压力下熔合在一起。
同步焊接方式焊接速度快,与准同步焊接方式一样也能精确控制焊接熔深以及弥补注塑工件及夹具产生的误差,降低对注塑件的精度要求。但是由于其激光束是通过特定设计实现的,价格比较昂贵,而且应用柔性比较差,比较适合单一产品的大批量生产。
掩模焊接
线型激光束沿一定方向扫描特定的模板熔化并粘结塑料,该模板只暴露出下面塑料部件的一个很小的、精确的待焊接部位。
掩膜焊接最适合微流控芯片等流体器械的塑料激光焊接封装,掩膜焊接也适合极其微小及精密焊缝的塑料激光焊接。
传统的塑料激光焊接一般采用的是穿透焊接,即激光束穿透上一层透光材料,到达下层吸光材料并被下层吸收。此种方法要求上层材料必须具备一定的透光率,下层材料必须具备一定的吸光率。为了实现两层透明塑料之间的激光焊接,必须在焊接结合面添加激光吸收剂,以达到吸收激光的目的。
近年来,随着塑料激光焊接技术的发展,新的塑料激光焊接技术利用塑料对不同的激光波段表现出不同的穿透与吸收特性,采用波长2000 nm左右的激光光源,以及特定的光学聚焦方法,极大提高透明塑料对激光的吸收率,成功实现了透明塑料与透明塑料的无添加剂激光焊接。
塑料激光焊接应用领域
对于巨大的塑料需求市场,塑料激光焊接技术因其优势具备良好的应用前景。
在汽车配件领域的应用
随着社会对汽车节能减排和安全性的要求越来越高,汽车厂商都在寻求汽车轻量化的制造工艺,改变传统零部件封装工艺等。塑料激光焊接这一新兴的连接工艺,在一些汽车零部件制造方面有着比超声波和热板焊接等更好的强度、密封性、外观、速度、稳定性等优点,作为一种高端而又极具性价比的应用技术,正在汽车制造领域得到高速的普及应用。
例如汽车配件中采用准同步焊接方式的塑料激光焊接机应用于各种组合阀体的焊接、单向阀等阀体的焊接以及汽车仪表盘的焊接;采用顺序轮廓焊接方式的塑料激光焊接机进行各种各样的燃油管路与塑料接头以及高档车汽车保险杠、汽车迎宾灯焊接、涡流风扇、汽车后尾灯、油气分离器的焊接等。
在汽车电子上的应用
一些汽车电子相关的配件也由传统的灌胶封装等方式改为塑料激光焊接:以往一些汽车传感器大多采用灌胶方式封装,成本高、重量大、产品外观差等。将塑料激光焊接方式应用于客户现场,能够使客户产品的产品成本、轻量化、外观等得到极大的改善。随着塑料激光焊接的普及,现在大部分传感器均已开始使用塑料激光焊接封装:诸如汽车360摄像头、汽车雷达、自动门锁、电子驻车控制器、抬头显示仪等,采用塑料激光焊接,均能获得很高的产品品质与经济性。
在医疗器械上的应用
由于现代社会医疗水平的不断提升,对医疗器械的要求不断提高,促使新的技术应用到医疗器械的生产上。激光塑料焊接是一种无接触式的焊接方法,焊接过程中不会产生振动、噪音及粉尘,是一种极度清洁的精密焊接方法,非常适合医疗塑料制品的精密焊接。
采用掩模焊接方式焊接的医疗微流体芯片,能实现焊缝宽度的精确控制、优良的气密性以及对产品零污染等优点。采用顺序轮廓焊接的遥控器,焊接气密性极高,能轻松应对医疗场所频繁的清洗消毒而保证里面的电子元件不受影响。还有诸如医疗软管连接、血液分析仪、助听器、液体过滤槽等清洁度要求高的器件的密封焊接,均使用到塑料激光焊接。
在消费电子上的应用
塑料激光焊接应用到消费电子的焊接上,例如采用塑料激光焊接方式进行手表表带的焊接、VR眼镜的封装等,均能达到外观美观、焊缝强度高等特点。
现已有部分企业将塑料激光焊接应用于电池封装焊接,随着激光技术以及材料技术的发展,塑料激光焊接的技术将会越来越成熟,应用领域将会越来越广泛。
从研究上来说,瑞士、德国开始塑料激光技术设备研究早,leister一直专注于塑料焊接领域,Coherent | Rofin在汽车塑料加工领域有着广泛的应用,德国LIMO(被炬光科技收购)有用于半导体激光器塑料焊接系统。
国内对塑料激光焊接技术研究较晚,且多在学术理论方面的研究,实际应用领域的研究相对国外来说比较少。2005年华中科技大学建立了半导体激光焊接系统;2006年上海激光技术研究所研究了塑料的激光焊接工艺。而从企业方面来说,国内一些企业如大族激光、帝耐激光、苏州源潜电子科技、博特激光等都有相关设备可应用到此领域.