塑料激光焊接的多場景應用_焊接_工藝谘詢

2020年，全球知名高科技公司在中國尋求塑料焊接係統解決方案合作商，其公司RD在設計方案上采用的是超聲波焊接，超聲波焊接塑料存在機械應力大、工件尺寸受限、對精密部件會產生損傷等缺陷，此產品對力學和聲學特性要求極高，為消費者呈現極致美學和聲學體驗。

科洛德激光在塑料激光焊接方麵的研究成果和產品係列引起了客戶的關注，麵對產品焊接寬度縮小，產品曲麵設計，對於超聲波和常規激光焊接無法實現的困難和挑戰，項目組刻苦鑽研，精益求精，定製激光器性能參數，配套研發精密治具，實現了激光在精密的空間曲線焊接上的技術突破，滿足了客戶需求，此項目也成為消費電子行業塑料激光焊接單一設備出貨量行業第一。

塑料激光焊接相對於傳統塑料連接工藝在產品的物理性能、工藝、美學和性價比等方麵具有優勢，塑料連接工藝的設計思路正在向激光焊接轉變。塑料激光焊接在材料方麵不僅針對足夠透光的材料，對上層材料為黑色或其他顏色材料通過物料改性均可以實現激光焊接。

科洛德激光為醫療行業開發了全透明塑料激光焊接係列產品，為車燈行業開發了麵光束同步激光焊接設備。

01、塑料激光焊接原理

最常用的激光焊接形式被稱為“激光透射焊接”。在熱塑性塑料的激光焊接過程中，首先將兩個待焊接塑料零部件通過機械夾具實現緊密貼合，然後激光穿透上層工件後，能量被下層工件表麵吸收後使其熔化，然後熱量通過熱傳導的方式使上層材料熔化。

焊接過程中，局部的熱量使得材料膨脹並形成內部焊接壓力，這一壓力和外部機械夾具施加的壓力確保形成牢固穩定的焊縫。幾乎所有的熱塑性和熱塑性彈性體都可以進行激光焊接，也包括有玻纖增強的塑料，焊縫強度通常達到或強於母材本體的強度。

02、常用塑料組合的互焊性能

激光適合於幾乎所有熱塑性塑料部件和熱塑性彈性體的焊接，即便是含有玻璃纖維或各種不同的材料也可以焊接。

激光焊接會受到兩種塑料相容性及熔融溫度差異性的影響，兩者相容性越好或熔融溫度越接近，越容易進行激光焊接工藝，並獲得更高質量的焊接強度；因此材料組合的光學屬性對於焊接過程至關重要，材料對激光的選擇性吸收和透過決定了兩層壓合工件的激光焊接的有效性。

03、透光件和吸光件的熔融溫度

用於激光焊接的一般指熱塑性塑料，這類塑料的特點是可以隨著溫度的升高而進入熔融狀態，而不改變材料本身的物理特性。吸光和透光材料需要有共同的熔融溫度交互區間，其是形成焊接的必要條件。

另外對於不同種材料的焊接，雖然有時同為可焊接，但定義為吸光件或透光件。由於熔融溫度的差異性，對激光工藝的選擇和參數的設定也可能有一定影響。

04、產品結構設計

透光件厚度D1要均勻，“無定形材料”理論上不做要求，“半結晶材料”建議≤2mm。焊接筋寬度D2＜光斑直徑；還要對焊接筋寬度，產品自身的注塑偏差以及工裝配合偏差等因素來綜合考慮。

D2建議大於1mm，D3建議大於0.5mm。

熔接塌陷位移可控，根據產品尺寸及材料特性不同，一般建議設定為0.25~0.6mm；要求D4>熔接塌陷位移。

05、塑料激光焊接行業應用

汽車工業

醫療器械

消費電子

06、準同步激光焊接係統

準同步激光焊接係統，集激光器與運動焊接部件為一體，結構簡單緊湊、操作方便、安全穩定。

該係統采用塑料專用激光器配振鏡高速掃描方式，可選配高精度塌陷值測量傳感器來精確控製焊接的塌陷值，在振鏡掃描範圍內可進行平麵任意軌跡的焊接，可配通用夾具和特定的夾具進行多種產品的焊接。

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