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塑料焊接机/熔接机 |
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激光焊接聚丙烯和聚碳酸酯 |
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作者：FRANK BRUNNECKER 来源：德国Kunststoffe international杂志 |
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塑料激光技术在汽车前车灯和尾灯的生产中受到越来越多的应用。辐射法技术专门用于激光塑料焊接中。该技术的主要特点包括：将一种能够透过激光束波长的材料和一种吸收性材料结合在一起。激光束通过该可穿透的材料聚焦到下面的吸收性配件上，使下面的工件表面熔化。由于热量传导，上面的部件也吸收热量，因此材料间的连接就形成了。焊缝通过激光束和工件之间的相对运动焊接而成。以此方式，焊接过程中使用的压力确保了配件间更好的热接触点，这一点对取得高焊缝强度非常重要。 
LQ复合焊接系统在加工过程中
激光和辐射加热器成为一体
这项技术同时使用激光辐射（用于初级辐射）和辐射加热气热源（用于二级辐射）作为焊接过程的能量来源（题图）。与激光束相反，这里使用的辐射加热器释放的红外线波长谱相当宽广。结果是，当聚焦两种辐射源在同一焊缝点时，辐射热的焦点直径比激光束焦点直径大得多。通过这个方法，每个焊缝点在激光照射前后都通过辐射加热器加热。然而，在激光焊接过程中额外使用辐射加热器的关键原因在于加热器的吸收特性。不同于激光，当待焊接的配件暴露于辐射热的环境下，上面的透明部件也因为部分吸收红外辐射而受热，与此同时，辐射热被不透明的配件吸收。
对于焊接过程来说，通过辐射热直接加热透明配件有两大决定性的优势。首先，上面的部件在两个配件接受激光辐射时已经预热。因此，用于从下方配件往上方配件转移的，需要用于熔化材料形成焊缝的热流减少了。其次，由于温度上升，材料的硬度降低，这提高了桥接注塑过程产生的微小不规则的可能性。此过程中，主要是透明配件失去硬度，这样就更容易去配合下方配件的几何轮廓。
复合焊接技术的应用
复合激光焊接技术中一个必然的应用领域是新款汽车前车灯的不透水密封焊接。在此领域内的传统连接方法是使用粘合剂或振动焊接，这些方法常常表现出许多短处。例如，连接处总是通过层压以遮盖难看的接缝。图1为通过复合激光焊接技术连接的汽车尾灯。
图1. 汽车尾灯的应用实例（灯座：ABS，外壳：PMMA）
灯座由吸收优化的添加了黑色、灰色或红色颜料的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）树脂组成。未填充并添加了红色颜料的聚甲基丙烯酸甲酯用来做透明外壳。总的焊缝长约1,000 mm。这些尾灯表现出非常好的焊缝质量，以及高度统一的机械性质。此外，在整个焊缝长度的熔化中，没有任何气泡形成（图2）。 
图2. 没有瑕疵的焊接
复合激光焊接结束的加工速度是传统激光焊接的五倍，并能提供更高的焊缝强度。不考虑吸收性配件的着色，上述车灯可以在仅仅30秒之内完成焊接。
其间，符合激光焊接已经成为了用于汽车尾灯生产公认的连接技术。然而，对于前车灯，这种新的加工方法还没有发挥出最大潜力，因为此处还有一个材料组合的问题。前车灯大多由聚丙烯灯座和聚碳酸酯外壳做成。由于两者间很高的化学不相容性，这样的材料组合无法使用任何焊接工艺进行连接。由于这个原因，迄今为止都使用非常专门的粘合剂将前车灯聚碳酸酯外壳与灯座连接起来。但这种方法也存在缺点，如除了周期时间长之外，连接可靠性差，以及粘合剂的环境相容性等问题。实际上，粘合剂连接早已经成为前车灯系统的薄弱环节。如果产生漏洞，那么整个前车灯单元就需要替换掉。
不相容材料的焊接
由Polyfort LH 400材料做成的灯座现在可以通过激光焊接工艺连接到PC外壳上。
通过对大量的激光焊接以及多种材料样本的焊缝测试，确认了预料中很好的连接性能（图3）。这些结果证实了激光焊接工艺特有的高强度及永久性连接特性。而且从过程价值，尤其从周期时间的角度来看，在测试过程中没有建立起任何局限。有了Polyfort LH 400材料与复合激光焊接技术的结合，可以不再使用粘合剂连接的方法，这种焊接技术能够为前车灯带来持久的密封。由于焊缝表现出非常出色的光学特性，它可以被用作全新一代前车灯的设计元素。
图3. 聚丙烯（等级：Polyfort LH400）与聚碳酸酯的焊接实例
由于Polyfort LH 400也可以与PMMA连接，该材料不仅适用于前车灯，也可以用于尾灯，或者用于电器市场上灯座的一种材料。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(6/15/2009) |
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