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打破傳統局限 線激光器將塑料焊接技術發揮極致

星之球科技 來源:榮格2016-01-25 我要評論(0 )   

透明、白色或米色的大麵積熱塑性塑料部件將過程控製激光焊接技術發揮到了極致。現在,由於(yu) 線激光器功率的進一步提高,可在千瓦級

         透明、白色或米色的大麵積熱塑性塑料部件將過程控製激光焊接技術發揮到了極致。現在,由於線激光器功率的進一步提高,可在千瓦級範圍內實施加工,同時在波長明顯增大的情況下實現無吸收激光透射焊接,因此這些局限已被打破。
  除了點狀光源外,德國多特蒙特的Limo Lissotschenko Mikrooptik GmbH現在還提供二極管線激光器(型號:L_3 Limo線激光器)。該激光器利用專利的光束成形技術,可生成特別均質、高能的激光線段。與圓形激光光束輪廓不同的是,線激光器可同時均勻地形成整個焊接輪廓,從而獲得更快的加工速度。
 
  L_3 Limo線激光器技術
  另外,激光線強度均勻的分布,以及激光連續進行波形作業可確保加工效果持續穩定。當焊接塑料時,可采用不同的激光焊接方法,如掩模焊接、全麵同步焊接等。全麵同步焊接時,部件焊接幾乎是在瞬間完成(具體取決於塑料類型和部件的壁厚)。這種速度極快的“一次完成”焊接技術,具有諸多優勢,並極大降低了翹曲和熱應力。
  另外,線激光器的光束可以導直,用於焊接,不再需要另外配光纖。這樣,加工過程中的激光能量就直接施加到工件上,再加上循環時間得到優化,能量損失也顯著降低。因此,這種加工方法與激光束通過激光掃描儀在部件上來回掃描幾次的準同步焊接有很大差別。
  除了不再需要運動係統(部件和激光之間不存在相對運動)外,該方法的另一個優勢是,加工周期更短。兩種優勢加在一起,降低了生產成本,提高了每次焊接的質量。這也是為何一家大型醫療技術企業采用這一技術加工其塑料灌注容器的原因。此外,線激光器完全同步焊接技術還用於生產平麵3D輪廓。與高精度加工焦點的常規焦點光學不同,線激光器的工作距離隻需要滿足±10mm公差即可。
 
  采用模塊化結構打造複合焊接係統
  當前市場的需求是模塊化設計的定製係統解決方案。除了采用“簡單的”線性激光模塊外,這種方法還可以結合二極管激光器,形成模塊化結構的激光線,滿足各種不同產品的加工需要。
  這些線可以在幾秒鍾內完成同步焊接麵積大、形狀複雜的塑料部件。在一個應用實例中,Limo與一家機械工程公司合作,開發了采用4個激光模塊。
  激光在所加工的塑料部件外殼的三個麵板上形成多個不同長度的焊縫,並在0.5-3秒鍾內完成部件焊接。另一個特別解決方案為不同汽車供應商而開發。在這個案例中,激光線被分成15個獨立控製的線段(1.5mmx21mm),這意味著激光束隻會對著需要焊接的特定點位。這種一個連著一個的激光線(4kW線激光器,激光長度為320mm、線寬1.5mm),在流程控製過程中降低了能量損失,整體效率可高達60%。
  這些例子說明,Limo不隻是生產線激光器,它還將它們用於開發適合工業用途的成套解決方案 。
  這意味著,通過與機械工程企業一起合作,有望開發出定製的、必要時可配備功率強大、可靠的實時控製係統線性激光係統。這種所有焊接區域都同時完成、速度特別快的焊接作業質量,最終取決於這個過程控製。但是,該技術同樣也可以裝入現有生產設備。這類係統目前已經在汽車領域的多個生產商和供應商處得到應用。
  根據各種不同需求以及可能有的多種應用,已經開發出10W-15kW的線激光器,它們可以生成,如長介於1mm-350mm、寬介於0.05mm-10mm的均質激光。
 
  無吸收材料的激光透射焊接
  炭黑顆粒作為經濟的吸收劑加入到塑料中,被證明在很多不同應用中都很有效。這種方法可用於汽車發動機艙部件的生產,這些部件本身是黑色的。如,一家很著名的汽車供應商使用線激光器焊接了大量汽車鑰匙用黑色塑料殼。
  在高技術含量的材料結合以及嚴格的法規要求(FDA)發揮著著重要角色的醫療技術領域,采用了波長更長的新激光係統,它們甚至可以在不加吸收材料的情況下完成焊接。由於塑料和激光束隻能在波長大於1100nm時才能發生適當的直接作用,這些係統在其中發揮了重要影響。因此,波長介於1400nm-大約2000nm的激光特別適合用於醫療技術領域,包括白色標簽產品和微流控製係統(如,集成在一個芯片上的實驗室)。所有這些領域包含著透明、白色或半透明熱塑性塑料部件的結合。
  因此,Limo開發了波長為1470nm的150W線激光器,可以通過將12mm的激光線從焊接部件上方移動,而將兩個透明或高光的白色塑料部件結合在一起。
  由於精密的電子部件的存在,如果與高溫計、非接觸式溫度測量傳感器一起使用,可以實現激光透射焊接過程的實時控製。如,如果高溫計顯示,溫度沒有高到焊接需要的溫度,電子單元將通過提高激光束的密度來調節這一過程。另外,高溫計還可用於記錄過程表現。

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