용접 장비는 접착 된 플라스틱 부품과 접촉 할 필요가 없습니다.
곧.
이 설비는 자동화 수준이 높아서 복잡한 플라스틱 부품을 가공하기 쉽다.
플래시는 없을 겁니다.
용접이 견고하다.
고정밀 용접물을 얻을 수 있습니다.
진동 기술 없음.
기밀 또는 진공 밀봉 구조를 생성할 수 있습니다.
열 손상 및 열 변형을 최소화합니다.
서로 다른 성분이나 색깔의 수지는 함께 붙일 수 있다. 플라스틱 용접에서 레이저 용접의 장점은 용접이 정확하고 견고하며, 공기가 새지 않고, 용접 시 수지 분해가 적고, 부스러기가 적으며, 제품 표면이 용접 주변에서 밀접하게 연결될 수 있다는 것입니다. 레이저 용접은 잔류물이 없는 장점을 가지고 있어 의료 제품 및 미국 식품의약청 (FDA) 이 통제하는 전자 센서에 더 적합합니다.
제어하기 쉽고 작은 크기나 복잡한 모양 구조를 용접할 수 있는 가공소재입니다. 레이저는 컴퓨터 소프트웨어에 의해 쉽게 제어되기 때문에 광섬유 레이저의 출력은 부품의 모든 미세 부분에 유연하게 도달할 수 있으므로 레이저 용접은 다른 용접 방법으로 접근하기 어려운 영역을 용접하는 데 사용할 수 있으며, 형태가 복잡하거나 3D 형상 제품을 용접할 수 있습니다.
레이저 용접은 다른 용접 방법에 비해 제품의 진동 응력 및 열 응력을 크게 줄입니다. 즉, 제품 또는 부품 내부 구성 요소의 노화 속도가 느리기 때문에 손상되기 쉬운 제품에 적용할 수 있습니다. 여러 가지 다른 재료를 용접할 수 있다. 예를 들어, 근적외선 레이저를 통해 투과되는 폴리카보네이트와 유리섬유로 강화된 검은색 폴리테레프탈레이트는 서로 연결될 수 있지만, 다른 용접 방법으로는 두 가지 구조, 연화점, 보강재를 서로 다른 중합체로 연결할 수 없습니다. 가장 일반적으로 사용되는 레이저 용접 형태를 레이저 투과 용접이라고 합니다. 이 기술의 과정은 다음과 같습니다. 먼저 용접할 플라스틱 부품 두 개를 함께 고정한 다음 단파 적외선 영역의 레이저 빔을 접착할 조립품에 맞춥니다. 레이저 빔은 위의 투명 재질을 통과한 다음 아래 재질에 흡수됩니다. 레이저 에너지의 흡수는 하층 재료의 온도를 상승시켜 상층부와 하층의 플라스틱을 녹인다. 어퍼 소재는 투명하거나 컬러일 수 있지만 충분한 레이저 통과를 보장할 수 있어야 합니다.
그림 1: 레이저 투과 용접 다이어그램
과거에는 두 개의 투명 플라스틱 층이 충분한 레이저 에너지를 흡수하지 못했기 때문에 전송 기술을 통해 함께 용접할 수 없었습니다. 마찬가지로 빔은 용접 접촉면을 가열하기에 충분한 침투 능력이 없기 때문에 투과 기술을 통해 두 개의 검은색 레이어의 재질을 함께 용접할 수 없습니다. 그러나 최근의 기술 발전으로 이 두 가지 재료를 함께 용접할 수 있게 되었다. 레이저 투과 용접 기술은 주로 두 가지 유형의 레이저 장비를 사용합니다. 하나는 Nd3+:YAG 결정체이고 다른 하나는 반도체 다이오드입니다. Nd3+:YAG 레이저의 파장은1064nm (nm) 으로 특수 충전재나 물감이 함유된 플라스틱에 쉽게 흡수된다. 레이저는 특히 자동화 장비를 사용하는 용접 기술에서 광섬유를 통해 레이저 헤드로 쉽게 전송할 수 있습니다.
다이오드 레이저가 생성하는 파장 범위는 800- 1000nm 사이이며 용접에 가장 효과적인 에너지 영역입니다. 컴팩트한 구조로 자동화 장비에 쉽게 설치할 수 있습니다. 다이오드 레이저의 흡수 특성은 Nd3+:YAG 의 흡수 특성과 유사합니다.
플라스틱 용접은 때때로 이산화탄소 (CO2) 레이저를 사용한다. 10600nm 광파를 생성할 수 있으며 Nd3+:YAG 및 다이오드 레이저보다 플라스틱에 더 쉽게 흡수됩니다. 그러나 이산화탄소 레이저의 침투 성능은 다른 두 종류의 레이저보다 못하다. 따라서 이산화탄소 레이저는 주로 박막 재료를 용접하는 데 사용된다.
레이저 CO2 Nd3+:YAG 다이오드
파장 (미크론)10.61.06 0.8-1.0
최대 에너지 (w) 60,000 6,000 6,000
효율성 10% 3% 30%
빔 미러 반사 광섬유, 미러 광섬유 및 미러 전송에 사용됩니다
최소 반점 크기 (밀리미터) 0.2-0.7 (지름) 0. 1-0.5 (지름) 0.5x0.5
표 1: 시장에서 흔히 볼 수 있는 플라스틱 레이저 가공 기술 비교
Nd:YAG 또는 다이오드 레이저 투과 용접 기술을 사용하여 두께가 1mm 보다 큰 플라스틱 부품을 20 m/min 보다 큰 선속도로 용접할 수 있습니다. 이산화탄소 레이저 용접막 속도는 분당 최대 750 미터까지 올라갈 수 있다. 거의 모든 열가소성 플라스틱과 열가소성 탄성체는 레이저 용접 기술을 사용할 수 있다. 일반적으로 사용되는 용접 재료는 PP, PS, PC, ABS, 폴리아미드, PMMA, 폴리포름알데히드, PET, PBT 입니다. 그러나 PPS 및 LCD 중합체와 같은 다른 엔지니어링 플라스틱은 낮은 레이저 투과율 때문에 레이저 용접 기술에 적합하지 않습니다. 따라서 레이저 투과 용접의 요구 사항을 충족시키기에 충분한 에너지를 흡수할 수 있도록 밑소재에 카본 블랙을 자주 넣는다.
그림 2: 레이저 용접에 사용되는 중합체
채워지지 않았거나 유리 섬유 강화 중합체 재질은 레이저 용접에 사용할 수 있습니다. 그러나 유리 섬유 함량이 너무 높으면 적외선 레이저가 산란되고 중합체를 통과하는 광선의 관통성이 떨어집니다. 컬러 플라스틱은 레이저 용접에도 사용할 수 있지만, 물감이나 염료 함량이 증가함에 따라 레이저 빔의 플라스틱 침투 능력이 낮아진다. 플라스틱 레이저 용접에는 여러 가지 용접 방법이 있습니다.
윤곽 용접: 레이저가 플라스틱 용접 레이어의 윤곽을 따라 이동하고 용융되어 플라스틱 레이어가 점차 접착됩니다. 또는 고정 레이저 빔을 따라 중간층을 이동하여 용접 목적을 달성합니다.
동시 용접: 여러 다이오드 레이저 빔이 용접 레이어를 따라 컨투어 선을 가리키고 플라스틱을 녹여 전체 컨투어 선이 동시에 녹고 결합됩니다.
준 동기 용접: 이 기술은 위의 두 가지 용접 기술을 결합합니다. 고속 레이저 빔 (최소 10 m/s) 은 거울로 생성되어 용접 부위를 따라 이동하며 전체 용접 부위가 점차 가열되고 융합됩니다.
마스크 용접: 레이저 빔은 템플릿 위치 지정, 용융, 접착 플라스틱을 통해 아래 플라스틱 층의 매우 작고 정확한 용접 부분만 노출됩니다. 이 기술을 사용하면 낮은 10 미크론의 고정밀 용접을 수행할 수 있습니다.
그림 3: 순차 링 용접, 동기식 용접 및 준 동기 용접 기술 (왼쪽에서 오른쪽으로)
GLOBO Welding 은 제품의 윤곽을 따라 용접하는 스위스 Leister 의 특허 기술이다. 레이저 빔은 마찰없이 자유롭게 굴러갈 수 있는 에어쿠션 유리구를 통해 점별로 용접 인터페이스에 초점을 맞춘다. 유리공은 초점뿐만 아니라 기계 고정장치로도 사용할 수 있다. 공이 표면에서 굴러갈 때 관절 표면에 지속적인 압력을 제공합니다. 이것은 레이저 가열 재료에 압력 클램프가 있음을 보장합니다. 유리구는 기계 고정구를 교체하여 연속 3D 용접에서 레이저 용접의 적용 범위를 확대했습니다. 자동차 산업에서 레이저 용접 플라스틱 기술은 노즐, 기어 래크, 엔진 센서, 기관실 래크, 유압 탱크, 필터 래크, 헤드라이트, 미등 등 등 많은 자동차 부품을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 기타 자동차 응용에는 흡기 매니 폴드 제조와 보조 펌프 제조가 포함됩니다.
그림 4: 레이저 용접 기술로 가공된 자동차 전조등, 유리 구를 사용하여 레이저에 초점을 맞추고 클램핑 도구의 역할을 합니다.
의학 분야에서 레이저 용접 기술은 액체 저장 탱크, 액체 필터 장비, 호스 커넥터, 포켓, 보청기, 이식물, 분석을 위한 미세 유체 장치 등을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
그림 5: 레이저 용접 기술을 통해 제조된 미세 유체 장치는 이 기술의 높은 정확도를 활용합니다.
레이저 용접은 진동이 없는 기술이므로 정밀 전자 부품을 가공하는 데 특히 적합합니다. 레이저 기술로 제조된 설비는 마우스, 휴대폰, 연결 설비 등이다. 레이저 기술로 제조된 자동차 전자 제품에는 자동 도어 잠금 장치, 열쇠가없는 진입 및 출구 장치 및 센서가 포함됩니다.
레이저는 또한 플라스틱 박막을 함께 용접하고 박막이 박막 가장자리를 따라 이동하며 접착을 통해 캡슐화된 밀봉 구조를 형성합니다. 조작 과정은 아주 빨리 완성할 수 있다. TWI 에 따르면 100W CO2 레이저를 사용하여 100 m/min 속도로 100 미크론 폴리에틸렌 필름을 용접합니다.
그림 6: 레이저로 용접된 두 개의 폴리에틸렌 필름의 현미경 이미지입니다.