Lazerinis ir UV plastiko suvirinimas liejamoms detalėms
Lazerinis perdavimo suvirinimas liejamų mazgų sujungimui
Lazerinis perdavimo suvirinimas yra bekontaktis metodas dviem injekcinio liejimo termoplasto detalėms nuolat sujungti paslėptoje sandūroje — be klijų, tirpiklio ar mechaninių tvirtinimo elementų. Viena detalė yra skaidri lazerio spinduliui; kita turi sugeriklį — paprastai suodžius — kuris tiksliai sandūros vietoje paverčia lazerio energiją šiluma. Paviršiai lydosi ir susijungia spinduliui judant palei suvirinimo kelią, sudarydami hermetišką, be perliejimų siūlę be išorinių žymių.
Nordmould tai koordinuoja kaip antrinę operaciją per savo partnerių gamyklų tinklą. Tai ypač tinka mazgams, kur dalelių užteršimas arba vibracijos įtempiai neleidžia kontaktinių sujungimo metodų.
Kaip veikia lazerinis perdavimo suvirinimas
Artimosios infraraudonosios srities (NIR) lazeris, veikiantis 800–1 100 nm, nukreipiamas į mazgą iš viršaus. Viršutinė detalė — skaidri arba pusiau skaidri šiai lazerio bangos ilgiui — praleidžia spindulį į sugeriantį apatinį sluoksnį, kur jis virsta šiluma. Ši šiluma išlydina siaurą zoną sandūroje abiejuose paviršiuose; du išlydyti baseinai susijungia esant nedideliam spaudimo slėgiui ir atšaldami sukietėja į vientisą polimero ryšį.
Procesą kontroliuoja keturi parametrai: lazerio galia, skenavimo greitis, spindulio skersmuo ir spaudimo jėga. Jie nustatomi kiekvienai medžiagų kombinacijai ir detalės geometrijai proceso kūrimo metu. Gamyboje dažniausiai naudojamos trys skenavimo strategijos:
| Skenavimo strategija | Kaip veikia | Geriausiai tinka |
|---|---|---|
| Kontūrinis suvirinimas | Lazeris vieną kartą apvažiuoja suvirinimo kelią | Netaisyklingos sandūros formos, vidutiniai kiekiai |
| Beveik sinchroninis suvirinimas | Lazeris greitai ir pakartotinai nuskaito visą kelią, kol lydymasis yra tolygus | Trumpas ciklo laikas, mažos tiksliausios detalės |
| Radialinis / maskuotas suvirinimas | Ploto apšvietimas per formuotą kaukę | Paprastos apvalios ar simetrinės sandūros dideliais kiekiais |
Skenavimo strategijos pasirinkimas priklauso nuo detalės geometrijos, reikiamo ciklo laiko ir sandūros tikslumo reikalavimų.
UV suvirinimas ir lazerinis suvirinimas — terminija
Terminai „UV suvirinimas" ir „lazerinis suvirinimas" kartais vartojami pakaitomis pardavimo literatūroje. Tikslus skirtumas:
- Lazerinis perdavimo suvirinimas (NIR, 800–1 100 nm) — dominuojantis pramoninis metodas liejamų termoplasto mazgų sujungimui. Šiluma generuojama paslėptoje sandūroje lazerio sugertimi.
- UV kietinimo klijavimas (365–405 nm) — skystas klijaviamasis preparatas kieta veikiamas UV. Tai nėra tikras suvirinimas; jungiamas per klijus, o ne polimero susiliejimą.
- UV lazerio ablacija / žymėjimas (355 nm) — paviršiaus apdirbimas ar žymėjimas, ne sujungimas.
Nordmould pasiūlymas yra NIR lazerinis perdavimo suvirinimas. Terminas „UV/lazerinis suvirinimas" puslapio pavadinime atitinka dažną pirkėjų paieškos kalbą.
Suderinamos medžiagos
Procesas reikalauja, kad viena detalė praleistų lazerį, o kita — jį sugertu. Suderinamos bazinės medžiagos skaidriam sluoksniui:
| Medžiaga | Skaidrumo pastabos |
|---|---|
| PC (polikarbonatas) | Aukštas natūralus skaidrumas NIR; puikus bazinis pasirinkimas |
| PP (polipropilenas) | Geras skaidrumas; apatiniame sluoksnyje reikalingas suodžių sugertuvas |
| ABS | Vidutinis skaidrumas; spalva ir priedai ženkliai veikia efektyvumą |
| PA (nailonas) | Paprastai suderinamas; geriausiai veikia natūralios, nepildytos markės |
| PMMA | Aukštas optinis aiškumas; labai geras pralaidumas |
| POM | Priimtinas; pusiau kristalinė struktūra šiek tiek sumažina pralaidumą |
| PET / PBT | Suderinamas daugelyje markių; patvirtinkite priedų paketą DFM metu |
Medžiagos su dideliu stiklo pluošto kiekiu, nepermatomi liepsnos slopintuvų paketai ar aukštas kristalingumas storuose pjūviuose gali nepatikimai praleisti lazerį. Abi dalys taip pat turi turėti suderinamas lydymosi temperatūras. Skirtingų polimero šeimų (pvz., PP prie PC) sujungimas reikalauja proceso tobulinimo ir ne visada įmanomas be sąsajos suderinamumo. Medžiagų suderinamumas patvirtinamas DFM peržiūros metu kiekvienam mazgo projektui.
Sandūros projektavimas lazeriniam suvirinimui
Sandūros projektavimas yra toks pat svarbus kaip lazerio parametrai. Pagrindinės taisyklės:
- Spaudimo kontaktas yra būtinas. Abu paviršiai turi būti vienodai susieti visame suvirinimo kelyje prieš šaunant lazeriui. Net 0,1 mm tarpas ženkliai sumažina suvirinimo stiprumą.
- Skaidraus sluoksnio sienelės storis. Laikykitės 0,5–4 mm. Daugiau nei 4 mm lazerio energija susilpnėja ir suvirinimo tolygumas mažėja.
- Suvirinimo linijos plotis. Mažiausiai 1–2 mm suteikia pakankamai sandūros ploto konstrukcinėms taikymams.
- Suvirinimo plokštumos geometrija. Sudėtingos trimatės suvirinimo sąsajos reikalauja profiliuotų gnybių prietaisų, kurie padidina įrankių kainą. Pirmenybė teikiama plokščioms ar švelniai lenktoms plokštumoms.
- Įėjimo paviršiaus apdaila. Skaidrus sluoksnis turi būti be storų tekstūrų ar drumstumų lazerio įėjimo pusėje; standartinės matinės SPI apdailos yra priimtinos.
Nordmould nemokama DFM peržiūra apima sandūros geometriją mazgams, kuriuose planuojama suvirinimo operacija.
Lazerinis suvirinimas palyginti su kitais plastiko sujungimo metodais
| Metodas | Vibracija / įtempiai detalėje | Perliejimai / dalelės | Hermetiškas sandarinimas | Detalių dydžio diapazonas | Kapitalo kaina |
|---|---|---|---|---|---|
| Lazerinis perdavimo suvirinimas | Nėra (bekontaktis) | Nėra | Taip (patikimas) | Mažos iki vidutinių | Aukšta |
| Ultragarsinis suvirinimas | Taip (vibracija) | Minimalūs esant gerai konstrukcijai | Taip (galimas) | Mažos iki vidutinių | Vidutinė |
| Karštos plokštės suvirinimas | Maža | Galimi keli perliejimai | Taip | Vidutinės iki didelių | Vidutinė |
| Vibracinis suvirinimas | Taip (tiesinė vibracija) | Keli perliejimai | Taip | Vidutinės iki didelių | Vidutinė–aukšta |
| Klijų sujungimas | Nėra | Nėra | Priklauso nuo klijų | Bet koks | Maža |
Pagrindiniai lazerinio suvirinimo privalumai liejimo mazgams: nėra vibracijos (saugu PCB, jutikliams, subtiliems vidiniams komponentams), nėra perliejimų ar dalelių užteršimo, ir patikimi hermetiški siūlai sudėtinguose dviejų dalių korpusuose. Ultragarsinis suvirinimas lieka pirmo pasirinkimo metodu paprastesnėms detalėms dideliais kiekiais, kai lemia ciklo išlaidos. Nordmould rekomenduoja tinkamą metodą peržiūrėjus mazgą.
Taikymo sritys
- Medicinos prietaisų korpusai — sterilizuojami hermetiški dėklai, kur dalelių užteršimas turi būti lygus nuliui
- Automobilių jutiklių dangteliai — radarų, LiDAR ir kamerų korpusai, reikalaujantys slėgiui ir vibracijai atsparių siūlų
- Elektronikos dėklai — dvigubų korpusų dėklai su PCB ar baterijomis viduje, kur ultragarso vibracija yra rizika
- Skysčių konteineriai ir mikrofluidika — kanalai ir rezervuarai, reikalaujantys nepralaidaus ryšio tarp liejamų sluoksnių
- Vartotojų produktai — nešiojamieji įrenginiai, buitinių prietaisų mazgai ir optiniai mazgai, kur išorinės paviršiaus kokybė yra svarbiausia
Lazerinis suvirinimas koordinuojamas kaip kotiruojama antrinė operacija kartu su pagrindiniu liejimu ir įrankių gamyba, todėl sandūros geometrija peržiūrima prieš pjaustant įrankį.
Dažniausiai užduodami klausimai
Kas yra lazerinis perdavimo plastiko suvirinimas? Lazerinis perdavimo suvirinimas nukreipia artimosios infraraudonosios srities (NIR) lazerio spindulį per skaidrią viršutinę detalę į sugeriantį apatinį sluoksnį. Sugerta energija išlydina abu paviršius sandūros vietoje — atšaldant jie susilieja ir susidaro hermetiškas, be perliejimų siūlė. Nordmould koordinuoja šį procesą per savo partnerių gamyklų tinklą, siekiant liejamų mazgų tikslaus ir švaraus sujungimo.
Ar tai UV suvirinimas, ar lazerinis suvirinimas? Tikslus terminas yra lazerinis perdavimo suvirinimas, naudojant artimosios infraraudonosios srities (NIR) lazerį apie 800–1 100 nm. Komercinėje literatūroje jis kartais neoficialiai vadinamas UV suvinimu, tačiau UV (355 nm) yra atskiras, rečiau naudojamas procesas. Nordmould partnerių tinklas naudoja NIR lazerinį perdavimo suvirinimą kaip pagrindinį bekontaktį plastiko liejimo detalių sujungimo metodą.
Kurie plastikai gali būti suvirinami lazeriu? Suderinamos medžiagos: ABS, PC, PP, PA (nailonas), PMMA, POM, PET ir PBT. Viena detalė turi praleisti lazerio spindulį, kita — jį sugerti, tai paprastai pasiekiama pridedant suodžius apatiniame sluoksnyje. Labai kristalinės dervos arba tos, kuriose yra stiklo pluošto ar liepsnos slopintuvų, gali suvirinti prastai; medžiagų suderinamumas patvirtinamas DFM peržiūros metu.
Kokio stiprumo sandūros ir kokios tolerancijos yra pasiekiamos? Lazeriu suvirinta sandūra gali pasiekti pagrindinio polimero tempiamąjį stiprį, kai geometrija ir proceso parametrai yra optimizuoti. Suvirinimo linijos plotis gamyboje paprastai yra 0,5–3 mm, priklausomai nuo spindulio skersmens ir skenavimo strategijos. Padėties tikslumas valdomas pagal fiksuotos detalės toleranciją, dažnai ±0,1 mm ar geriau mažiems mazgams.
Kaip lazerinis suvirinimas skiriasi nuo ultragarsinjo suvirinimo? Ultragarsinis suvirinimas yra greitesnis per ciklą ir pigiau kainuoja įranga, todėl efektyvus mažoms, paprastoms detalėms dideliais kiekiais. Lazerinis suvirinimas tinkamas subtilioms elektronikos detalėms, hermetiniams korpusams, optiniams mazgams ir dalims, kur vibracijos įtempiai galėtų pažeisti vidinius komponentus. Nordmould kotiruoja abu metodus ir rekomenduoja tinkamiausią pagal jūsų geometriją ir kiekį.
Koks sienelių storis ir detalių dydis yra tinkami? Skaidrus viršutinis sluoksnis paprastai yra 0,5–4 mm storio; storesnės dalys susilpnina lazerį ir sumažina suvirinimo tolygumą. Jūsų konkrečiai sienelei ir detalės geometrijai tinkamumas patvirtinamas nemokamos DFM peržiūros metu.
Ar lazerinis suvirinimas palieka matomus žymes detalės išorėje? Kadangi šiluma generuojama paslėptoje sandūroje, išoriniai paviršiai tiesiogiai nepaveikiami. Siūlė yra vidinė ir be perliejimų, todėl šis procesas pirmenybinis optiniuose, medicinos ir vartotojui matomiuose mazguose, kur svarbi paviršiaus kokybė.
Kokiose taikymo srityse naudojamas lazerinis suvirinimas? Tipinės taikymo sritys: medicinos prietaisų korpusai, automobilių jutiklių dangteliai, elektronikos dėklai, hermetiško sandarinimo reikalaujantys skysčių konteineriai ir vartotojų produktų mazgai. Nordmould tai tvarko kaip antrines operacijas kartu su pagrindiniu liejimu ir įrankių gamyba.