激光塑料焊接的工藝原理

激光塑料焊接工藝原理

高聚物材料的激光焊接是一種透射式焊接工藝。因?yàn)樵S多熱塑高聚物對于可見光和近紅外光具有較好的光學(xué)穿透性，這樣激光就可以穿過上層材料到達(dá)焊接面，下層的材料含有一種可以吸收激光的著色劑，它吸收激光，從而受熱融化下層材料。由于上下兩層材料都有很好的熱傳導(dǎo)性并且接觸很緊密，下層產(chǎn)生的熱量可以傳到上層材料并使它融化，這樣就把兩個(gè)部件粘接在一起。

　　目前激光透射式焊接有多種方式。其中最常用的兩種是輪廓焊接方式和掃描焊接的方式，這兩種方式的主要區(qū)別是在焊接材料上聚集能量的方式不同。由于兩者各有優(yōu)點(diǎn)，不同的應(yīng)用需要選擇適宜的焊接方式。

　　輪廓焊接

　　輪廓焊接是指需要焊接的零件和激光束按照制定好的路線進(jìn)行相對移動而完成的焊接，相對移動通過旋轉(zhuǎn)軸、線性軸或者機(jī)器人來完成，隨著路徑的前進(jìn)焊接材料依次融合從而完成焊接。這種方式的焊接，焊縫寬度范圍從產(chǎn)生零點(diǎn)幾到幾毫米，取決于激光模式和聚焦系統(tǒng)。

　　這種工藝柔性大，可以進(jìn)行復(fù)雜的，三維的輪廓焊接。焊接零件的尺寸只是受限于用來固定焊接零件的夾具，這樣就能實(shí)現(xiàn)大型零件的焊接。這種焊接方式的不足是，由于高聚物的局部融化產(chǎn)生膨脹變形會導(dǎo)致焊接零件產(chǎn)生尺寸偏差。

　　輪廓焊接主要應(yīng)用于形狀對稱的接縫的轉(zhuǎn)動焊接或不允許有飛濺和殘?jiān)拇笮土慵暮附印?/P>

　　掃描焊接

　　電鏡掃描的焊接方式結(jié)合了輪廓焊接和同步焊接兩種方式。相對于輪廓焊接，掃描焊接的聚焦激光束沿焊縫移動的速度更快。這種方式可以同時(shí)加熱融化整個(gè)焊縫，從而對焊縫的加熱更加均勻，還可以補(bǔ)償焊接工件的幾何尺寸誤差。此外，這種焊接方式產(chǎn)生的飛濺也少。

　　這種工藝的循環(huán)時(shí)間比輪廓焊接短的多，由于電鏡掃描范圍的限制，零件尺寸不能超過230x230mm，但可以通過采用多個(gè)電鏡的方法來實(shí)現(xiàn)較大零件的焊接。掃描焊接不能進(jìn)行復(fù)雜的三維焊接，它適合焊接時(shí)間短、小型零件的焊接或?yàn)榱速|(zhì)量控制需要監(jiān)控焊接軌跡的焊接。

　　掃描焊接方式對于汽車中的傳感器電子產(chǎn)品的焊接非常適用。采用LaserQuipment?焊接系統(tǒng)可以在3秒內(nèi)完成100mm長度的焊接。所有激光防護(hù)裝置和焊接監(jiān)測裝置都集成在這個(gè)焊接系統(tǒng)中，而且還配有一套專用的夾具。

　　同步焊接

　　同步焊接方式是指焊縫同時(shí)被一束或多束激光照射加熱。這種方式?jīng)]有焊縫長度的限制，焊縫也可以不在一個(gè)平面上，只要夾具的壓力沿整個(gè)焊縫能夠均勻的分布即可。

　　同步焊接可以很好的完成同一平面上的焊接，但如果是球面的曲線焊接就需要添加額外的光束整形部件，通過調(diào)整和控制這個(gè)分立的光學(xué)部件，可以使激光能量在整個(gè)焊縫長度范圍內(nèi)均勻分布。

　　同步焊接方式適合大量生產(chǎn)或焊接時(shí)間短的應(yīng)用。

　　復(fù)合光焊接