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径向对称塑料产品的激光焊接

径向对称塑料部件的激光焊接是当下塑料衔接技能最有用的办法之一,此工艺在衔接洁净度及高精度方面具有强壮的技能优势及经济性可行性。

近年来,激光塑料焊接的运用逐步增加,尤其是在轿车电子,医疗技能和家用电器等职业越来越广泛,一方面是因为激光焊接自身的技能优势,另一方面得益于轿车相关职业的不断立异需求和产品的本钱管控的压力。因而,轿车职业供货商一直在寻觅更多的立异技能,以便以更低的本钱为客户供给更优质的产品服务。

激光塑料焊接有其自身的工艺特色,如柔性加工,快捷的进程操控,非触摸性加工,精准加工区域操控,热影响区较小及焊接部位较小的应力等,为此激光塑料焊接能够充沛运用其工艺优势并对出产工艺进行不断地优化调整。别的,相较于其他焊接办法,激光塑料焊接是一种完全无磨损的工艺办法。关于一些含有灵敏元器材的产品焊接,高强度焊接需求,尤其是关于洁净度和无粉尘要求的产品,激光塑料焊接是最佳之选。

基本原理

现在的激光塑料焊接首要是透过式的焊接办法。一般来说,塑料件辅以不同的增加剂或是增加剂的浓度不同会构成不同的激光穿透率。焊接时,待焊接两个部件互相叠置,激光束穿透上层透过率较高的资料,聚集于基层激光吸收层上,高能激光束使其熔化,一起热量经过热传导的办法传递给深层高通明资料使其熔化,在必定的压力下,上下两部件衔接在一起,构成焊接。

依据焊接产品的几许结构,依据激光能量的操控办法能够分为概括焊接,准同步焊接及同步焊接这几种办法。在概括焊接中,激光束与工件焊接方位相对绕转而成的径向对称焊接特别办法。在焊接进程中,激光束沿着既定轨迹对产品进行一次或屡次的激光束慢速扫描使待焊接产品触摸面升温熔化,然后逐步冷却,构成焊接概括。

此种焊接办法与一般激光塑料焊接最大的区别是焊接进程中施加的加持力办法有所不同,在径向对称产品焊接进程中,需求依据产品的组织选用过盈协作的办法施加焊接进程中一切必要的压力,这样就无需预备外部施力结构。此种焊接办法具有显着的经济可行性及缩短了整个焊接节拍。因而两件产品件的协作公役就显得尤为重要,前期预备工作中结构规划、注塑等环节中要引起满足注重。

三种不同工艺办法

下图展现了径向对称旋转焊接在工业出产中常用的三种办法图例及其解说,最首要的区别是激光束的运动操控办法的不同。

(a) 激光束固定,产品旋转

现在运用最为简练而且广泛的一种办法为固定光学途径产品旋转体系(见图1a),尤其是关于没有线束,管道等相对杂乱的组织的产品。在此种焊接进程中,产品被固定在一个旋转平台上,产品会沿着既定激光束旋转一周或是多周,其间最首要的一个工艺参数便是产品的圆周进给速度及所需求的激光束能量,这些参数都能够进行工艺设定及进行相应的优化。

此种焊接办法具是一种经济型的解决计划,而且利于规划完成的快捷性,其最大的优势是能够运用高温计或是远红外相机完成进程操控。可是这种工艺在高主动化及加工产品尺度上具有必定的局限性(如产品整体外观尺度,管线长度等…)

(b) 产品固定,激光束绕转

第二种工艺办法与第一种工艺办法完成办法有所不同,而且也已有十多年的运用经历。在此种工艺中,工件被固定在载具上面,激光束经过适宜的光学结构(光学臂)绕转工件,首要的工艺参数与上述第一种工艺办法共同。

这种焊接办法一个最大的优势是能够完成较大几许尺度产品的焊接,或是在非焊接部位有线缆的产品,就使得部分焊接产品的线缆能够很长,乃至长达数米。全新一代的焊接模组具有广泛的适用性,易于完成主动化集成,该组激光安全等级可达1级。

(c) 产品固定,激光束经过反射镜透射到产品上

现在最新的径向焊接技能是依据激光扫描技能的准同步焊接。扫描振镜引导操控激光束的移动,而且投射到锥形镜面上,锥形镜面将激光束反射到待焊接方位(Fig1.c),在此种结构下,激光束作环形运动构成沿着产品绕转的能量光束。

与上述焊接办法相较,除了适用较大产品尺度以及含有线缆的产品焊接,此焊接工艺还有一个最首要的优势便是能够完成焊接轨迹的最大自由化改换,不仅仅是圆形焊接轨迹,还能够完成准同步多轨迹的焊接。别的一个优势便是得益于高速扫描振镜的加工速度,焊接速度能够大幅进步。因为选用了更多的光学部件,使得在线监测变得必定程度上的受限,别的还要对这些光学器材进行定时的监测、保护。

焊接工艺比较

因为每一种的焊接办法都有必定的优势及相应的局限性,下表展现了同焊接办法的在运用上的优劣性供参阅。在实际运用中这三种办法依据各自的需求都有选用,而且都在轿车电子工业中完成了规模化的工业出产。

工艺进程监控

一般常用的概括焊接中都需求运用工艺进程监控,工业出产中最常用也是迄今为止最为经济有用的办法是经过高温计来监测焊接区域的温度。在上述三种焊接办法中均是将高温计耦合至激光传输光路中进行同步丈量。依据资料及其增加剂的不同,温衡量测信号实时而动,而且能够设定上下限规模,上下焊接件之间的不良触摸或是空气空地都能经过这种办法监测出来。经过这种办法还能够依据温度曲线改变当令调理激光器的输出能量。

图2,高温计量测温度曲线示意图

运用实例

径向焊接较为广泛的运用首要有管线相关的衔接器,输油管或SCR管线的阀组件以及瓶体相关的运用。Fig.3 即为一个径向焊接产品图例,管体自身为激光吸收型资料,接头为激光透过性资料。本产品选用配套光学手臂的结构,并辅以高温计来进行工艺进程监控及优化。易沃斯激光体系Evosys供给紧凑型集成设备EVO 0700是专为此种运用而开发的配备,并可保证激光的安全等级为1级,这样就无需集成商再进行结构杂乱的安全防护罩规划。

图3,管线焊接样品图示

规划规范

激光塑料焊接关于资料和产品的几许结构都有必要的要求,尤其是关于径向对称的产品焊接有必要要求在焊接方位径向对称结构规划。跟着光学产品和工艺技能研制,激光塑料焊接能够扩展至椭圆焊道乃至更杂乱结构的旋转焊接。一般来说,此种工艺最重要的是两工件之间的过盈协作作用。

因为径向焊接无需外加焊接夹持压力,所以焊接方位的组织规划至为重要。安装时需求保证两工件之间供给较好的过盈协作压力,保证触摸面之间无空地。常见的过盈协作结构可参阅图4规划以保证适宜的过盈协作压力。两工件之间的公役很大程度上依赖于工件的尺度及资料自身功能,必要时需求进行系列测验来确认终究的协作公役尺度。在塑料玻璃化状态下,液态塑料在必定压力下会外溢、活动,因而焊接方位尽量防止直接暴露在显眼的方位影响产品的漂亮性。

图4,过盈协作结构规划

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