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熱塑材料的激光焊接技術(shù)

根據(jù)分子結(jié)構(gòu)塑料可分為三種：熱塑材料，熱固材料和合成橡膠。目前對(duì)熱塑材料激光焊接的研究和應(yīng)用比較多，下面我們就從三個(gè)方面簡單講述針對(duì)熱塑材料的激光焊接技術(shù)和研究進(jìn)展。
　　自從激光問世，人們就開始研究如何把激光作為工具來對(duì)材料進(jìn)行加工。早在上個(gè)世紀(jì)70年代，汽車工業(yè)就開始嘗試用激光來進(jìn)行材料加工。在工業(yè)上第一個(gè)用激光進(jìn)行塑料焊接實(shí)際應(yīng)用的是1998年Marquardt公司用半導(dǎo)體激光器批量制造電子汽車鑰匙，黑色聚合物(PA)材料的鑰匙蓋子被焊接到同樣是黑色但對(duì)激光波長透明的PA鑰匙殼上。

　一.激光焊接的流程和方法
　　激光對(duì)熱塑材料的焊接主要是采用激光透射焊接的方法。此方法對(duì)被焊接的兩種材料性質(zhì)有一定的要求，也就是上面的熱塑層對(duì)采用的激光波長是透明的，而下面的熱塑層能吸收激光能量。激光束透過透明的上層材料到達(dá)下層材料，下層材料的表面因吸收激光能量而熔化，此時(shí)在一定的壓力下兩種材料通過分子聯(lián)接而被焊接在一起。由于激光是非機(jī)械接觸的聚焦在下層材料的表面，激光引起的熱效應(yīng)是局域的，所以此方法可避免對(duì)被焊接材料的機(jī)械和熱損傷。目前熱塑材料總加工的20%左右是基于激光焊接的。
　　根據(jù)不同的焊接任務(wù)和要求激光焊接的流程大致有以下幾種。

　輪廓焊接是最簡單，目前使用最廣的焊接流程。上海激光焊接機(jī)在焊接時(shí)激光束通過光學(xué)系統(tǒng)和振鏡在被焊接的物體上移動(dòng)或者激光束靜止而被焊接物體移動(dòng)。激光與被焊接物體之間的相互作用時(shí)間取決于光束焦點(diǎn)尺寸和移動(dòng)速度，既而影響焊接時(shí)間和效果。輪廓焊接是一種非常靈活的焊接流程，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的三維焊接，在包裝行業(yè)里有廣泛的應(yīng)用。
　　掩模焊接是一種借助掩模，基于輪廓焊接或著同步焊接方法的流程，其原理與芯片制造上的光刻技術(shù)相似。這種流程主要使用在復(fù)雜的幾何焊接圖案上，最小接縫寬度大于100μm。掩模往往是由薄片或金屬化的玻璃制成。由于制作掩模比較繁瑣，所做的掩模只針對(duì)一個(gè)焊接幾何圖案，所以掩模焊接往往缺乏靈活性，但適合大批量的焊接加工。
　　準(zhǔn)同步焊接是一種把輪廓焊接和同步焊接結(jié)合起來的流程。激光束通過振鏡以極快的最高達(dá)10m/s的速度在焊縫上移動(dòng)并且多次重復(fù)掃描，使得整個(gè)焊接區(qū)域同時(shí)熔化，效果與同步焊接相似。通過同步熔化過程使得準(zhǔn)同步焊接和同步焊接方法一樣適合于具有大縫隙的兩個(gè)相鄰部件的搭橋焊接。
　　在同步焊接中激光束同時(shí)照射焊接區(qū)域，從而明顯減少了焊接處理時(shí)間，并允許搭橋焊接具有大縫隙的兩個(gè)相鄰部件。與輪廓焊接相比由于更長的激光作用時(shí)間使通過同步焊接方法焊接的部位更加牢靠。

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熱塑材料的激光焊接技術(shù)

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