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使用光纤激光器进行聚合物透射焊接

导读: 尽管一些新型聚合物在分类上非常模糊,但工业聚合物大体上可分为两种材料类型:热塑性材料和热固性材料。热固性材料是不可焊接的,但热塑性材料可以很容易通过加热使其软化和熔融。

  OFweek激光网讯:尽管一些新型聚合物在分类上非常模糊,但工业聚合物大体上可分为两种材料类型:热塑性材料和热固性材料。热固性材料是不可焊接的,但热塑性材料可以很容易通过加热使其软化和熔融。热熔焊热塑性材料包括聚丙烯(PP)、ABS、亚克力、聚碳酸酯、尼龙和其它材料。塑料焊接的成功应用取决于材料兼容性、连接设计和夹具等关键因素。

使用IPG光纤激光器焊接的塑料元件

  在汽车产业上已经利用此激光技术焊接传感器外壳、轮胎压力监控传感器和电子产品外壳。其他使用了这种技术的领域还包括微流体、医疗和农产品等。激光焊接与其他加工方式如振动和超声波焊接相比,有着明显优势,

  能够生成更加洁净的密封焊缝

  多余焊接应力更少

  能产生更少的熔化闪光

  具有更高的加工产量和更好的加工控制

  利用激光焊接聚合物在某些专业制造领域正快速增加。我们这里讨论的技术是传输透射焊接,而使用另一种更长波长激光器的焊接技术将在后期进行介绍(本文末)。我们这里讨论的传输焊接工艺,是在搭接焊结构中透射材料和吸收材料,在压缩力下进行密切的接触。当激光通过透射层时,下面的吸收层开始熔化并与上一层融合在一起,在接口处形成一个焊缝。由于熔融区仅发生在接口区域,而没有表面改性同时焊缝可能是部分可见或美观的。

  同样的方法也许可以用于连接两个透射性塑料材料,通过在接口使用一种可吸收性涂层,忽略增加的额外成本和复杂性。透射焊接也许可以用于连接不同厚度种类的材料-从薄膜到厚板以及带有适当宽度翼缘的模塑元件。

使用IPG光纤激光器焊接的塑料元件

  塑料焊接可用于:

  足够的透射传输到顶部部分

  底部吸收

  材料相容性

  良好的连接设计

  部件夹具

  直接二极管和掺镱光纤激光器

  直接二极管激光器和光纤导出直接二极管激光器都已应用于聚合物焊接,然而光纤激光器在焊接聚合物上的优点现在才为人所认识。YLR系列为1060-1080nm的二极管泵连续掺镱光纤激光系统,具有高功率、理想光束质量、光纤输出和较高光电转换效率等组合特点。YLR系列具有超低震荡噪声、高稳定性和超长泵浦二极管使用寿命。这些激光产品的设计使其可以很容易地集成到OEM制造系统。

使用IPG光纤激光器焊接的塑料元件

  IPG光纤激光器是目前在多种材料和元件领域进行热塑性材料连接生产的应用方法,紧凑型975nm的直接二极管激光器和1070nm的光纤激光器,在具体应用上可提供灵活的合适的激光源选择。这些激光器可以聚焦到一个小点或可对准到一束光,以适应各种零部件的焊接。

  例如,直接二极管激光器可以很好地适用于需要更宽熔区的封装头的应用,或者汽车生产线尾灯,掺镱光纤激光器能够紧密聚焦以焊接复杂的轮廓,比如微流体应用。取决于材料、厚度以及需要的加工速度,通常需要功率为50-200W的连续激光器。要得到一致的熔区而没有焊接闪光,也没有外排气材料的关键是通过控制材料上的功率密度与焊接速度。一个常用的工艺是通过沿着焊接轮廓高速的进行多次扫描光束,以可控的方式慢慢熔化材料。

  使用功率密度低至0.5kW/cm2也是可能产生出焊缝的。大多数应用要求焊接时间要低于3秒或者更少,但大型的汽车零部件可能用时更长。焊后测试也许还包括氦泄露的气密性检测,而破裂测试用于检测焊接强度。

  总结

  几乎所有热塑性材料经使用热源可被连接到它本身,也可以使用激光器进行焊接。PP、PC、亚克力、尼龙和ABS材料都可被光纤激光器焊接, 具体包括医疗部件焊接、汽车与电子关键系统,车头灯与汽车尾灯线、泵浦和阀门套、轮胎压力传感器、电子产品封装等应用。

责任编辑:Pual
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