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學(xué)術(shù)論文

塑料激光焊接及其工業(yè)應(yīng)用

Johnny Lee 來源:《激光制造商情》2015-08-17 我要評論(0 )   

王春明, 唐舵華中科技大學(xué),武漢1引言在塑料制品的加工制造過程中,焊接加工是除注塑成型外的另一大重要加工方式?,F(xiàn)目前,超聲

作者:王春明, 唐舵

   華中科技大學(xué),武漢

1引言

在塑料制品的加工制造過程中,焊接加工是除注塑成型外的另一大重要加工方式。現(xiàn)目前,超聲波焊接廣泛地應(yīng)用于塑料制品的焊接,但是超聲波焊接有噪聲污染嚴重,焊接質(zhì)量穩(wěn)定性不高,加工柔性較差等缺點。為了滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需要,急需采用連接質(zhì)量高、生產(chǎn)過程環(huán)保、加工柔性好的塑料焊接方法,而塑料激光透射焊接(Laser Transmission Welding,LTW)就是一種能夠克服傳統(tǒng)塑料焊接存在的缺點的一種新興方法。

2塑料激光焊接原理

塑料激光透射焊接原理示意圖,如圖1所示。一般地,只有熱塑性塑料才能實現(xiàn)激光透射焊接。大部分塑料對近紅外光(800nm∼1064nm)的透過率較高,所以為了實現(xiàn)透射焊接,一般選取YAG激光和半導(dǎo)體激光作為焊接光源,而半導(dǎo)體激光的使用更多。透射焊接時一般采用搭接接頭,上層試板為能透過大部分激光能量的透光材料,下層試板為吸光材料,激光透過上層透光材料,能量被界面處的吸光材料吸收,使得界面處塑料熔化,當(dāng)熱源離開后,熔化的塑料在夾緊力的作用下形成焊縫。

圖1 塑料激光透射焊接原理

3塑料激光焊接的特點

激光透射焊接是新興的塑料焊接方法,相對其他焊接方法,其有許多不可比擬的優(yōu)勢。

相對于廣泛使用的超聲波焊接,激光透射焊接的主要優(yōu)點表現(xiàn)在以下方面:a)激光透射焊接易于實現(xiàn)異種材料的焊接,提高了產(chǎn)品設(shè)計的可行性;b)激光透射焊接可以將光斑聚焦到很小的程度,可實現(xiàn)微連接;c)激光透射焊接時非接觸式焊接,焊接應(yīng)力小,焊后不需要進行消除應(yīng)力處理;d)超聲波焊接為了保證焊接質(zhì)量,一般只能進行形狀簡單結(jié)構(gòu)的焊接,而激光透射焊接的加工柔性更好,可實現(xiàn)復(fù)雜曲面的三維焊接;e)超聲波焊接依靠試樣之間的高頻振動實現(xiàn)焊接,焊接噪音極大,焊接殘余應(yīng)力較大,而激光焊接為非接觸式加工,焊接環(huán)境優(yōu)良,焊接殘余應(yīng)力較小,無需進行后續(xù)消除應(yīng)力熱處理;f)激光透射焊接加工易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn),易于實現(xiàn)焊接在線監(jiān)測;g)一般情況下,使用超聲波焊接的產(chǎn)品需要在焊接位置處留置一定量的凸起,導(dǎo)致注塑模具加工復(fù)雜程度增大,而激光焊接只需焊接位置處貼合即可;h)一般地,激光透射焊接強度優(yōu)于超聲波焊接,而且激光透射焊接焊縫比超聲波焊縫更美觀。

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塑料焊接激光透射焊接超聲波焊接
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