激光焊接
塑料的基本原理是,通過
夾具施壓將兩個工件疊加在一起,再向上面的工件射入激光,使激光能夠穿透該工件并被下面的工件吸收。吸收的激光光能轉(zhuǎn)化為熱能,進而使兩工件的接觸面熔化,最終形成焊接區(qū)。然而,人們真正認識到應(yīng)用激光焊接技術(shù)來焊接熱塑性材料卻經(jīng)歷了相當長的過程。在新材料、新設(shè)備和新技術(shù)工藝層出不窮的時代,現(xiàn)在的生產(chǎn)者不僅要了解激光焊接的特性、優(yōu)點和要求,還應(yīng)認識到此領(lǐng)域的諸多創(chuàng)新和未來趨勢,這樣才能把握技術(shù)流行趨勢,始終處于科技的最前沿。
d~[UXQC }~*rx7p 材料的發(fā)展
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9 為了能夠更好地適應(yīng)激光焊接技術(shù),材料供應(yīng)商在熱塑性材料方面已取得一些重大進展。大約3年前,幾乎所有的單一自然材料在添加碳黑后,都可以獲得很好的激光焊接質(zhì)量,但那時吸收劑的顏色只能是黑色,F(xiàn)在,這方面已經(jīng)有了很大的進展。生產(chǎn)者幾乎可以設(shè)計任何顏色,而且能同時滿足激光焊接的要求,并保證工藝的穩(wěn)定性。
?*K<*wBw# dokuyiN\ 除了顏色,材料技術(shù)的創(chuàng)新也打破了激光焊接原有的一些限制。例如,熱塑性材料最初使用的阻燃劑都是磷化阻燃劑,對其進行激光焊接時往往會導(dǎo)致材料對近紅外光的透光率不足。現(xiàn)在,很多材料供應(yīng)商都開發(fā)出了新型的無氯阻燃劑,很好地解決了這一問題,從而成功地滿足了激光焊接的要求。
z/vDgH!s ULvVD6RQ47 工藝和設(shè)備技術(shù)
aii'}c <"I?jgo 早些年,激光焊接技術(shù)即使是焊接很小的電子器件外殼,也需要很大的機器,同時需要復(fù)雜的外部冷卻系統(tǒng),因此需要占用很大的工廠空間,這無疑會導(dǎo)致較高的投資費用,而且那時的焊接設(shè)備習(xí)慣使用Nd:YAG固態(tài)
激光器。雖然后來
二極管激光器的成功應(yīng)用逐漸取代了這種固態(tài)激光器,但這些二極管激光器的質(zhì)保時間通常不足3000h,仍然無法和固態(tài)激光器競爭。隨著新型的二極激光器的研制成功,它們幾乎都是免維護的,而且預(yù)期壽命可高達20000h,因此成功地替代了固態(tài)激光器成為廠商的首選,F(xiàn)在的激光焊接系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)簡潔緊湊,標準的系統(tǒng)可處理最大240mm×240mm的工件,而且聚焦直徑小于1.5mm。此外,還可選用各種過程監(jiān)測手段。
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激光技術(shù)的巨大應(yīng)用潛力和廣闊的應(yīng)用前景,供應(yīng)商們不斷加大研發(fā)力度,許多新技術(shù)由此應(yīng)運而生。例如,二極管激光
光纖耦合技術(shù)以及使用工業(yè)機械手進行激光焊接等,其中,二極管激光光纖耦合技術(shù)即使更換激
光源后仍可保證激光光束的均一性。
~.Q4c*_b z]>9nv`b 隨著技術(shù)的進步,激光焊接能夠很容易地利用工藝和設(shè)備的優(yōu)勢來彌補該技術(shù)與常規(guī)方法在設(shè)備成本上的差距。因此,成本因素已經(jīng)不再是限制激光焊接技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用的主要原因。
h[l{ 5Z* f8!l7{2%q 作為激光焊接應(yīng)用的領(lǐng)航者,汽車行業(yè)的巨大發(fā)展也再次驗證了激光焊接技術(shù)的優(yōu)勢所在。以
傳感器外殼為例(如圖1所示),激光焊接技術(shù)在汽車領(lǐng)域已有數(shù)年應(yīng)用。目前,任何新模塊的設(shè)計從一開始就是為了適應(yīng)其變化。在敏感電子封裝方面,采用常規(guī)的焊接方法往往會對電子部件產(chǎn)生明顯的機械應(yīng)力和高溫影響,而激光焊接則能夠按需控制和調(diào)整焊接能量,從而保證了焊接質(zhì)量的精細準確。另外,激光焊接的經(jīng)濟性也緩解了汽車行業(yè)所面臨的降低費用的極大壓力。激光焊接技術(shù)在汽車行業(yè)的成功應(yīng)用完全能夠證明這一點。
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