塑料的激光熔接材料技术

2019-07-17 22:25:33

熔接是适用于热塑性塑料的工艺，对树脂产品上欲结合的部分加热熔融后，使该部位贴合、冷却固化进行结合。具有代表性的熔接工艺有超声波熔接、振动熔接、热板式熔接。激光熔接也是熔接工艺之一，是最近10年普及的比较崭新的工艺。

在最近成为热议话题的自动驾驶汽车等所有领域中，自动化不断发展，因此自动化进程中不可缺少的传感器壳体出现了小型化及轻量化的需求。激光熔接技术是实现传感器壳体的小型化及轻量化等以往的熔接技术难以做到的技术。由塑料制造的箱体会采用粘接，螺丝固定，铆接，熔接和各种工法进行连接。因此本文将从各种各样的连接方法中，介绍树脂的激光熔接技术。

1. 激光熔接技术原理

图1：激光熔接工艺

在激光熔接中，一般使用波长稍长于800～1200nm左右可见光的二极管激光和YAG激光。在这个波长范围内只要能够确保激光通透性和吸收性就可以实现连接，也可以通过选择色素和激光吸收剂，来连接着色的树脂产品。

在传统的熔接工法中，超声波，振动与辐射热等有可能会对安装于箱体内部的精密部件（基板与传感器等）造成不少损坏，而由于激光熔接仅仅在确定位置熔融欲连接的部分，因此没有声音及振动等的影响。并且可以进行复杂形状的连接，易于自动化，因此有利于普及。

表1显示宝理产品的激光熔接性水平。DURACON® POM，TOPAS® COC除了部分等级，均可以激光熔接。DURANEX® PBT，DURAFIDE® PPS，LAPEROS® LCP通过选择产品壁厚等条件能够进行熔接。

表1　宝理经营的树脂的激光熔接性

2. 激光熔接的优点

• 由于热，振动及超声波等不会直接作用于产品，因此不会对基板等内部精密部件造成损伤。

• 由于没有磨损粉末等，熔融毛刺少，外观设计性优异。

• 与其他的熔接工法相比，熔接前后的尺寸变化及其偏差较小。

• 没有必要使连接部成为特殊的连接形状。

• 由于能够熔接任意的部分，因此产品设计自由度优异。

• 由于熔接时不会产生声音及振动，因此作业环境优异。

3. 激光熔接的注意点

• 使熔接界面的间隙低于0.1mm。

• 不在熔接部及其附近设置浇口。

• 在使产业产品化时，透过材料需要约20%以上的透过率。

• 透过材料的熔接部分厚度固定。

• 异物是熔接不良的原因，因此要进行管理以防异物混入透过材料中。

• 由于过量的激光输出会使树脂炭化，分解，因此要选择合适的熔接条件。

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