恒溫塑料焊接應(yīng)用于汽車車燈外罩塑料

塑料的現(xiàn)代連接工藝是高度柔韌性，無顆粒和溶劑并提供高強(qiáng)度連接。激光塑料焊接符合此需求，同時(shí)也補(bǔ)充了傳統(tǒng)的焊接不足，且焊縫也能適應(yīng)各種幾何邊形狀進(jìn)行完美接合。如：超聲波、振動(dòng)或熱板焊接。它結(jié)合了無接觸焊接的優(yōu)點(diǎn)，而不會(huì)形成絨毛化或過多熔化的現(xiàn)像。

激光塑料焊接的基本原理及特點(diǎn)

塑料的激光焊接是與對(duì)材料要求的提高相關(guān)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(qiáng)的吸收性能。重要的是，在兩個(gè)焊接之間要避免產(chǎn)生裂縫。在激光焊接過程中，吸收性的零件升溫并且局部熔化，通過熱傳導(dǎo)將能量傳遞到透光的零件，在外部的壓力下兩個(gè)零件結(jié)合在一起。所吸收的近紅外線激光轉(zhuǎn)化為熱能，將兩個(gè)部件的接觸表面熔化，最終形成焊接區(qū)，這種焊接方法能超過原材料強(qiáng)度的焊接縫。塑料激光焊接具有非接觸、不漏水、不透氣、焊接速度快、精度高、無飛邊、無殘?jiān)戎T多優(yōu)點(diǎn)。

激光塑料焊接的工作方式

激光焊接塑料是采用激光透射焊接方法將熱塑性塑料和一種吸熱部件進(jìn)行焊接 。

在焊接之前先將需要焊接的兩個(gè)部件固定，并使其焊接處相穩(wěn)合。激光熱能量通過透明體加熱底部的吸收性的部件，讓其升溫并且局部熔化，通過熱傳導(dǎo)將能量傳遞到透光的零件表面，在壓力和熱傳導(dǎo)的作用下，讓兩個(gè)部件結(jié)合在一起。

如下圖所示：

1激光束

2透明部件

3吸收部件

4擴(kuò)散區(qū)

5加入壓力

三種激光透射焊接工藝比較

輪廓焊接/線焊接

在輪廓焊接過程中，特別是圓形零件在激光束下高達(dá)25米/分鐘的速度旋轉(zhuǎn)。在這里焊接的輪廓是沿著激光加熱。除了圓的部分，大型三維元件也可用于連續(xù)焊接。這種工藝的最大問題是，由于要焊接的部件的輪廓不能同時(shí)加熱，因此這種工藝可能會(huì)在體積很大的構(gòu)件中出現(xiàn)。

同時(shí)焊接

在同時(shí)焊接的情況下，形成的激光使其適合于部件的形狀。通過這種方式，對(duì)被焊接的輪廓同時(shí)加熱，其結(jié)果是非常短的處理時(shí)間，只有約100毫秒。適合不復(fù)雜且高產(chǎn)量的產(chǎn)品焊接。但如果組件的幾何形狀發(fā)生變化，激光也必須要隨之調(diào)整。

準(zhǔn)同時(shí)焊接

主要用于持久封閉的塑料外殼在電子工業(yè)中，在準(zhǔn)同時(shí)焊接的情況下，激光加熱焊接輪廓，由于激光束以高達(dá)15米/秒(900米/分種)的速度循環(huán)，它的工作速度快，使輪廓線在冷卻之前幾乎同時(shí)被加熱，這相比同時(shí)焊接是一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)

激光塑料焊接的典型應(yīng)用領(lǐng)域

等高焊罐蓋

在輪廓焊接中，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的部件在固定的激光束下旋轉(zhuǎn)。例如：可焊接罐蓋，車燈焊接

準(zhǔn)同時(shí)焊接

在準(zhǔn)同步焊接的情況下，輪廓線是伴隨著掃描儀的光學(xué)元件快速連續(xù)進(jìn)行。因此，這意味著沿輪廓的每個(gè)點(diǎn)幾乎在同一時(shí)間被加熱。多用一汽車配件，如：安全帶扣開關(guān)等

振鏡掃描焊接系統(tǒng)參數(shù)及特征

主要特征

光學(xué)衍射極限設(shè)計(jì)

6光共軸一體化免調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，激光準(zhǔn)直，聚焦均采用3片以上衍射極限設(shè)計(jì)，保證聚焦光斑最佳質(zhì)量

焊點(diǎn)品質(zhì)良好

激光點(diǎn)徑最小0.1mm, 可微間距貼裝器件及Chip部品焊接，短時(shí)間局部加熱，對(duì)基板與周邊部品的熱影響很少

不易發(fā)生焊點(diǎn)裂紋

無鉛焊接不易發(fā)生焊點(diǎn)裂紋

高作業(yè)效率

無洛鐵頭消耗，不需要更換加熱器

整體架構(gòu)

計(jì)算機(jī)設(shè)置好焊接參數(shù)，發(fā)出焊接指令，激光模塊發(fā)射出激光，通過半導(dǎo)體恒溫同軸監(jiān)視焊接頭對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工，紅外測(cè)溫儀高速采集焊接點(diǎn)溫度并將信號(hào)反饋給激光電源控制器，激光電源控制器進(jìn)行高速PID算法，自動(dòng)調(diào)節(jié)激光泵浦源的激光功率，進(jìn)行焊接點(diǎn)的溫度恒定焊接加工。

總 結(jié)

1.多種準(zhǔn)直和聚焦鏡的測(cè)試分析，多片式的準(zhǔn)直鏡頭和聚焦鏡頭光學(xué)質(zhì)量明顯優(yōu)于雙片和單片;現(xiàn)在市場(chǎng)上多為單片準(zhǔn)直和聚焦，而我方均采用三片以上準(zhǔn)直，三片以上聚焦。保證了最佳的光學(xué)質(zhì)量。

2.多片式的準(zhǔn)直和聚焦的缺點(diǎn)是成本會(huì)高很多，并且普通用戶也無法分辨這些細(xì)微而重要的光學(xué)聚焦光斑質(zhì)量問題。

3.焦距較長(zhǎng)的聚焦鏡焦內(nèi)的均勻性會(huì)有變好的趨勢(shì)，但是能量集中度相對(duì)也降低了;

4.紅外測(cè)溫儀市場(chǎng)上多采用標(biāo)準(zhǔn)的煉鋼鐵紅外傳感器，屬于通用型萬能型，存在D:S的問題，我方的紅外測(cè)溫儀是只針對(duì)自己的光學(xué)系統(tǒng)來通配設(shè)計(jì)，不存在D:S的問題，其他家測(cè)溫儀需要用二維調(diào)節(jié)測(cè)溫和激光點(diǎn)重合，均為假多光同軸，而我方測(cè)溫和激光共軸永久無需調(diào)節(jié)，滿足工業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定需求，這是由我方具備良好的光學(xué)設(shè)計(jì)制造能力決定的。

5.其他家的紅外測(cè)溫儀多為毫秒級(jí)別，我司均為微秒級(jí)別響應(yīng)。

6.我司采用100W，100微米芯徑高高亮度進(jìn)口激光器，市場(chǎng)多為400微米芯徑輸出，光斑粗且亮度低。

7.光纖抗高反設(shè)計(jì)，帶光纖耦合輸出接口，方便光纖快速更換。市場(chǎng)多為普通光纖。

8.激光電源采用液冷和風(fēng)冷結(jié)合，既保證了散熱良好，有保證安靜的噪音，市面其他風(fēng)冷激光器制冷噪聲巨大。

9.激光電源采用國(guó)際流行全鋁拉絲工藝，其他廠家多采用Q235鈑金加油漆工藝。