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激光焊接展现多样工艺
莱丹塑料焊接技术有限公司 Jie-Wei Chen

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激光束被用在塑料加工，进行激光焊接或产生细微结构。激光焊接是一种非常有前途、在工业上应用成熟的连接技术，它目前在各种工业中越来越重要了。在2000和2004两年，瑞士最负盛名的技术大奖被颁给了两项专为塑料激光焊接而开发的创新工艺：针对小型精密部件、名为掩膜焊接，和针对具有复杂三维焊接形状的大型部件的球体焊接。这两种工艺表明了工艺系列的范围。工艺发展成为成功执行的关键聚合物的激光焊接是根据简单的基本原则进行操作的。对激光束实际上是透明的一种材料在两种材料之间的界面上被直接接合到吸收激光的材料中。只有接合部件可以被热焊上，才有可能有成功的焊接。所以在规划激光策略时，有必要考虑待焊接的聚合物以及它们是否是一种合适的结合。当前可以看到两种主要趋势。聚合物研究的趋势是改性材料和开发专用激光添加物。这使塑料能以更大的设计自由度而被焊接。而另外一方面，工艺操作人员和设备制造商继续开发创新的工艺方法。激光焊接适合于工业化规模生产，但也能针对特定用途而被采用。除了简单性以外，传播原理仍然是正正经经的实际困难。为了把这种基本想法转化成工业化相容性产品，创新工艺成果所以是极为重要的。关注于三种标准概念最为常见的工艺包括了三种标准概念：轮廓焊接、同步焊接和准同步焊接（图1）。在轮廓焊接中，激光沿着焊接轮廓移动，而在同步或准同步焊接中，激光束同时对整个接合区进行加热。（图片）图1：由激光束完成的激光焊接技术种类在所有方法中，焊缝是线性的，接合形状为两维。但在不同的方法中，加热遵循着不同的发展变化：在准同步焊接中，通常增加能量而慢慢达到熔融点；在轮廓焊接过程中，接合部件是短暂与呈点状地被加热的。这些加热特性形成了清晰的选择标准。主要的质量标准是焊缝有完美的外观，几乎没有熔体的散布。所以轮廓焊接概念适合于实际用途中。用这种方法，必须预计到接合区不可忽略的气缝。而另外一方面，准同步焊接适合于以高焊接密度和最大气缝跨越来进行的焊接。走向新天地已经出现了对现有工艺系列的两个重要补充。掩膜焊接把线性焊缝转变成具有复杂接合形状的平面焊接。在微观范围里，掩膜焊接又格外获得了焊接的高精度。所有的工艺至今都是被局限于对部件尺寸有限的两维接合形状进行加工。球体焊接工艺首次能对三维塑料件进行激光焊接。它能实现毫无限制地对部件尺寸、接合形状和部件式样进行选择。这种工艺大大提高了聚合物激光焊接的效率和灵活性。所以它已把整个工艺范围转变成了另一个三维。新工艺开辟新市场在掩膜焊接中，激光辐射被有选择地蒙蔽上。焊接精度是由掩膜的细微构造和对激光能量的控制所决定的。来自二极管激光的线性光束不仅简化了工艺技术，而且降低了系统的生产成本。塑料在生物芯片、传感器和微观流体诊断细胞的制备中正发挥着越来越重要的作用。在2000年，莱丹的掩膜焊接技术以一种全新生产技术而被授予“瑞士技术奖”。该方法把传播焊接的优点与掩膜原理结合在一起，开辟了走向所有精密加工领域的路径，例如微系统技术、电子产品和感应器（图2）。（图片）图2：掩膜焊接系统和计量装置球体焊接工艺在2004年也赢得了“瑞士技术奖”，根本改变了塑料激光焊接中接触压力的施加。复杂而昂贵的夹取装置被一个旋转的玻璃球体所取代。这种气体支持的玻璃球体一直确保点状和动态地施加激光能和接触压力。只是在确实发生焊接过程的地方才被施力。所以大空间部件，例如车后灯的真正三维焊接是有可能的。该工艺降低了设备成本，实现了创新的自由度（图3）。特定用途存在于汽车业、医疗技术和食品工业中。（图片）图3：球体焊接系统和具有完美焊缝的车后灯具体的工业解决方案新型焊接工艺带来了新希望，它对其它焊接工艺进行补充，但不会取代它们。塑料的激光焊接是有着极为专业要求的一种技术，需要更为创新的解决方案。趋势是走向工业规模上可靠的系统产品，具有良好的工艺稳定性和生产力。对某一工艺的决择与对光学外观质量、强度、接合形状、部件尺寸和焊接精度的需求有着关系。正确的选择对于用户和产品的成功是更为重要的。供应商介绍：Leister(莱丹),一家拥有久历史的瑞士公司, 几十年以来一直是塑料焊接设备行业的世界级领导供应商。不断致力于工艺开发，其现有工艺种类很快由其它方法进行补充和实现完备，例如射线焊接和高速焊接。莱丹塑料焊接技术有限公司电话: +86-21 6442 2398 传真: +86-21 6442 2338 电邮: leister@leister.cn 网址: www.leister.cn 8/22/2006

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