塑料激光焊接及其應(yīng)用
隨著綠色環(huán)保理念在全球工業(yè)生產(chǎn)中的貫徹以及生產(chǎn)成本控制方面的考慮,塑料作為一種性能優(yōu)異的可再生非金屬材料,被日益廣泛地應(yīng)用在各行業(yè)的零部件設(shè)計(jì)、制造上,傳統(tǒng)的金屬部件越來(lái)越多地被擁有同樣工作性能的塑料部件替代,同時(shí)對(duì)塑料零件之間的焊接連接技術(shù)和焊接質(zhì)量也提出了更高的要求,這些變化為激光焊接技術(shù)在塑料材料領(lǐng)域的應(yīng)用提供了契機(jī)。
● 超聲波焊接
超聲波焊接法通過(guò)機(jī)械高頻振動(dòng)而形成接縫。待裝配的部件加壓夾持于振蕩焊頭和固定焊頭之間,然后與接觸面呈直角,接受頻率為20~40KHz的超聲振動(dòng)。交替式高頻應(yīng)力在接縫界面處產(chǎn)生熱量,從而形成優(yōu)質(zhì)的焊接。
用于這一工藝的工具十分昂貴,因此,適宜在生產(chǎn)量較大時(shí)采用。應(yīng)用領(lǐng)域包括在多頭機(jī)上焊接醫(yī)療器材所用的閥門(mén)和篩檢程序、盒體、汽車(chē)部件、吸塵器外殼等。
● 摩擦焊接
熱塑性塑料摩擦焊接(也稱(chēng)為“旋轉(zhuǎn)焊接”)與金屬焊接的原理相同。在這種焊接工藝中,將一片基材固定,另一片基材以受控的角速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)部件壓合在一起時(shí),摩擦熱導(dǎo)致聚合物熔融,冷卻后即形成焊接。摩擦焊接能產(chǎn)生優(yōu)良的焊接質(zhì)量,焊接工藝簡(jiǎn)單,重復(fù)性強(qiáng),僅適合于至少有一個(gè)部件是圓形且不需要角度對(duì)齊的應(yīng)用領(lǐng)域。
● 振動(dòng)焊接
振動(dòng)焊接也稱(chēng)為線(xiàn)性摩擦焊接。兩件熱塑性部件在適當(dāng)?shù)膲毫?、頻率和振幅下相互摩擦,直到產(chǎn)生足夠的熱量使聚合物熔融為止。振動(dòng)停止后,部件彼此對(duì)齊,熔化的聚合物固化后形成焊接。
此焊接工藝主要優(yōu)點(diǎn)在于能高速焊接大型復(fù)雜線(xiàn)性部件。其它強(qiáng)項(xiàng)包括:能同時(shí)焊接多個(gè)部件,焊接工具簡(jiǎn)單,幾乎能焊接所有熱塑性材料,主要用于汽車(chē)和家用電器行業(yè)。
● 熱板焊接
對(duì)于塑料接合來(lái)說(shuō),熱板焊接是最簡(jiǎn)單的批量生產(chǎn)技術(shù)。高溫?zé)岚鍔A于待接縫的表面之間,直到軟化為止。此時(shí),將熱板抽出,兩表面在受控壓力之下貼合,保持一段特定的時(shí)間后合在一起。然后,讓熔融表面冷卻,形成焊接。焊接工具或加熱組件配有內(nèi)置電熱器,以避免塑料粘連于焊接工具上。
多種日常用品都采用這一焊接工藝,例如:吸塵器外殼,洗衣機(jī)和洗碗機(jī)部件、制動(dòng)液油箱、后燈、指示燈等汽車(chē)部件。熱板焊接法的弊端在于焊接速度較慢。
● 熱氣焊接
熱氣焊接法利用加熱的氣流(通常為空氣)將熱塑性塑料基材和熱塑性塑料焊條加熱和熔化?;暮秃笚l熔融后形成焊縫。為確保有效焊接,必須在焊條上施加適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫?,還應(yīng)確保合適的焊接速度和焊槍位置。主要用途包括化學(xué)品存儲(chǔ)容器、通風(fēng)管道和汽車(chē)保險(xiǎn)杠等注塑件維修等。氮?dú)庥糜谘鯕饷舾械牟牧?,如聚乙烯;氧氣則形成更高的焊接強(qiáng)度。
這一焊接方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于能焊接大型、復(fù)雜的部件,但是焊接速度慢,焊接質(zhì)量完全依賴(lài)于焊工的技能。
● 植入焊接
在植入焊接中,首先將金屬嵌件夾在待接縫的部件之間,然后通過(guò)感應(yīng)或電阻方式加熱。采用電阻焊接時(shí),要求沿接縫放置電線(xiàn)將電流傳導(dǎo)到植入件中;采用感應(yīng)焊接時(shí)則不需要這種方式。植入焊接法已用于焊接大型部件等的復(fù)雜接縫,包括汽車(chē)保險(xiǎn)杠、電動(dòng)汽車(chē)和游艇船殼等。
● 塑料激光焊接原理
最常用的激光焊接形式被稱(chēng)為激光透射焊接,首先將兩個(gè)待焊接塑料零部件加壓力夾在一起,然后將一束短波紅外區(qū)的激光定向到待粘結(jié)的部位。
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