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热塑性材料的激光焊接技术

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-07-06 0:04:26 * 浏览: 1
自激光器问世以来,人们开始研究如何使用激光器作为加工材料的工具。早在1970年代,汽车工业就开始使用激光进行材料加工实验。在业界,激光焊接在塑料中的实际应用是在1998年。Marquardt使用半导体激光器批量生产了电子汽车钥匙。将黑色聚合物(PA)材料的键盖焊接到PA键上,该键也为黑色,但对激光波长透明。在外壳上。根据分子结构,塑料可分为三种类型:热塑性材料,热固性材料和合成橡胶。目前,在热塑性材料的激光焊接方面有许多研究和应用。下面我们将从三个方面简要介绍激光焊接技术和热塑性材料的研究进展。 1.激光焊接工艺及方法thermoplastic热塑性材料的激光焊接主要采用激光透射焊接。该方法对两种材料的焊接性能有一定要求,即上层热塑性塑料层对所使用的激光波长是透明的,下层热塑性塑料层可以吸收激光能量。激光束穿过透明的上层材料到达下层材料。下层材料的表面通过吸收激光能量而熔化。此时,在一定压力下,两种材料通过分子偶联而被焊接在一起。由于激光是非机械接触,聚焦在下层材料的表面上,因此激光所产生的热效应是局部的,因此该方法可以避免对焊接材料的机械和热损伤。目前,热塑性材料总加工量的约20%是基于激光焊接的。根据不同的焊接任务和要求,激光焊接的过程大致如下。轮廓焊接掩模焊接准同步焊接同步焊接轮廓焊接是最简单且目前使用最广泛的焊接工艺。在焊接过程中,激光束通过光学系统在焊接对象上移动,检流计或激光束静止不动,焊接对象移动。激光与被焊接物体之间的相互作用时间取决于光束焦点的大小和移动速度,从而影响焊接时间和效果。轮廓焊接是一种非常灵活的焊接工艺,可以实现复杂的三维焊接,在包装行业中具有广泛的应用。掩模焊接是基于轮廓焊接或借助掩模的同步焊接方法的过程。其原理类似于芯片制造中的光刻技术。此过程主要用于复杂的几何焊接图案,最小焊缝宽度大于100mu,m。口罩通常由薄片或金属化玻璃制成。由于面罩的复杂性,面罩仅适用于一种焊接几何图案,因此面罩的焊接通常缺乏柔韧性,但适用于大量焊接。准同步焊接是将轮廓焊接和同步焊接相结合的过程。激光束以高达10m / s的极快的速度通过振镜,并重复扫描几次,从而使整个焊接区域同时熔化,其效果类似于同步焊接。同步熔化工艺使准同步焊接以及同步焊接方法适合于两个相邻大间隙零件的桥式焊接。在同时焊接中,激光束同时照射焊接区域,这大大减少了焊接过程的时间,并允许两个大间隙的相邻零件的桥接焊接。与轮廓焊接相比,更长的激光作用时间使通过同步焊接方法焊接的零件更加可靠。二。焊接塑料的颜色激光塑料焊接的研究主题之一是两个焊接零件的颜色匹配,这取决于所使用的激光透射焊接原理。下图显示了由于材料颜色不同而造成的焊接困难。第一个成功的实现是黑色材料的透明颜色ndash,激光焊接。除黑色符号外,黑色材料的焊接也已广泛使用。因为固有吸收带通常,构成塑料的聚合物中的一部分通常位于紫外和远红外区域,最初仅使用CO2激光器进行激光焊接研究。但是,通过掺杂和添加颜料,可以大大改变塑料的光吸收特性,从而大大提高了塑料在可见光和近红外区域的吸收率。原来的激光透明材料变成了激光吸收材料,例如传统的Nd:YAG固态激光器(1064nm和倍频532nm)和高功率GaAs半导体激光器(800nm-1000nm),并且可以使用新型光纤激光器。激光焊接光源。颜料掺杂还改变了原始塑料焊接的特性和参数,使其更适合于特定应用。三,在进行焊接材料的匹配的同时,研究焊接材料的匹配和材料的颜色匹配。目前,工业上用于激光焊接的材料大多数是热塑性材料(Thermoplastic,TP),构成TPndash,TP焊接。由于使用的激光透射焊接是非接触式的,因此这些热塑性材料也可以与其他材料焊接在一起,例如热塑性弹性体(热塑性弹性体,TPE)。由于具有热塑性的合成橡胶既具有热塑性材料的热塑性,又具有合成橡胶的弹性和弹性,并且其焊接过程温度和冷却时间等参数与热塑性材料非常相似,因此激光透射焊接方法可以轻松实现TPndash,TPE焊接。由于TPE TPndash具有良好的手感和摩擦力,因此TPE焊接在汽车工业中的一种应用是制造汽车方向盘。此外,TPE和TPE也可以通过激光透射焊接焊接在一起,形成TPEndash,TPE焊接。材料匹配的当前研究方向之一是实现塑料,金属和陶瓷材料的激光焊接。例如,塑料通过激光间接加热穿过金属,接触表面熔化,然后围绕金属,与金属形成非常牢固的连接。