Kako funkcionira lasersko zavarivanje plastike?

Lasersko zavarivanje plastike i polimera

Laser welding of plastics and polymers is a viable alternative to traditional plastic welding methods, such as hot air welding and ultrasonic welding.

Lasersko zavarivanje nudi brojne prednosti u odnosu na ove metode, uključujući veću preciznost, veće brzine, usku zonu utjecaja topline i poboljšanu čvrstoću spoja.

Prilikom laserskog zavarivanja plastike ili polimera, materijal je izložen visokoj energiji laserske zrake koja ga topi na mjestu kontakta.

Rastopljeni materijal tada tvori zavareni spoj kada se ohladi. Ovaj proces ne zahtijeva nikakve pričvršćivače ili ljepila za spajanje materijala, što ga čini isplativim uz minimalno stvaranje otpada.

Osim toga, ostavlja minimalne ili nikakve tragove na površini dijela nakon završetka procesa zbog svoje lokalizirane prirode. Njegova izvrsna točnost također omogućuje izradu zamršenih dizajna s lakoćom koja bi inače bila nemoguća uporabom drugih metoda.

Zavarivanje laserskim zračenjem, za razliku od zavarivanja svjetlosnim i IC zračenjem, omogućuje postizanje vrlo visokih stupnjeva koncentracije toplinske energije u zoni zavarivanja.

S ovim koncentriranim energetskim snopom, zavarivanje plastike može se izvoditi u kontinuiranom i laserskom zavarivanju s pulsnim zračenjem. Kontinuirani način zavarivanja se više koristi za zavarivanje plastike.

Pročitajte više: Kako se proizvodi plastika i vrste plastike?

Lasersko zavarivanje plastike

Lasersko zavarivanje plastike koristi toplinu laserske zrake za trajno spajanje dva komada plastike.

Prije zavarivanja dva komada plastike potrebno je čvrsto pritisnuti vanjskom silom i prilagoditi valnu duljinu lasera koju plastika najbolje apsorbira.

Laser će zatim proći kroz prvi komad plastike, a zatim će ga drugi komad plastike apsorbirati i pretvoriti u toplinsku energiju. Tako će se dodirna površina ova dva komada plastike rastopiti i postati zona zavarivanja, te će se postići zavarivanje.

Lasersko zavarivanje plastike karakterizira visoka učinkovitost, potpuna automatizacija, visoka preciznost, odlično brtvljenje zavara i manja oštećenja plastike. Istovremeno, ne proizvodi nikakvu buku i prašinu, što ga čini vrlo idealnim načinom zavarivanja plastike.

Upotreba laserskog zavarivanja za spajanje plastike

Teoretski, lasersko zavarivanje plastike može se primijeniti u svim industrijama vezanim uz plastičnu astmu. Trenutačno se lasersko zavarivanje plastike uglavnom koristi u industriji plastike kao što su automobilska industrija, medicinska oprema, kućanski aparati i potrošačka elektronika.

Pročitajte više: Kako variti plastiku?

Sa stajališta automobilske industrije, tehnologija laserskog zavarivanja plastike često se koristi za zavarivanje upravljačke ploče automobila, radara automobila, automatske brave, svjetla automobila i tako dalje.

Što se tiče medicinske opreme, lasersko zavarivanje plastike može se koristiti u medicinskim crijevima, krvnim testovima, slušnim aparatima, spremnicima tekućih filtera i drugim brtvenim spojevima koji zahtijevaju visoku razinu čistoće.

Što se tiče potrošačke elektronike, lasersko zavarivanje plastike može se koristiti u kućištu mobilnog telefona, slušalici, mišu, senzoru, mišu i tako dalje.

Thermoplastic laser welding process

Kod zavarivanja termoplasta laserskom zrakom postiže se zagrijavanje spojenih površina kao rezultat pretvorbe energije laserske zrake u toplinsku energiju na mjestu fokusiranja zrake.

Energija fotona može biti apsorbirana od strane materije, što dovodi do povećanja temperature na ozračenoj točki. Ovo svojstvo je osnova za korištenje lasera za zavarivanje i rezanje materijala.

Mogućnost fokusiranja laserske zrake u usku zraku pomoću posebnih optičkih uređaja omogućuje dobivanje vrlo velike gustoće energije, dovoljne da se površina termoplasta gotovo trenutno zagrije do točke taljenja.

Lasersko zavarivanje plastičnih folija

Oslobađanje velike količine energije na maloj površini ukazuje na izvedivost korištenja lasera za zavarivanje tankih filmova pri velikim brzinama zavarivanja. Na primjer, folije od polietilena niske gustoće debljine 50-150 μm zavarene su CO2 laserom brzinom od 3,3-4 m/s. Međutim, učinkovitost procesa je niska, budući da film apsorbira samo 20-25% laserske energije.

Pri zavarivanju laserskim zračenjem koriste se plinski CO2 laseri valne duljine 10,6 μm, namijenjeni kontinuiranom radu i snage 25 – 80 W, kao i laseri s pulsnim radom i prosječnom snagom od 2 kW.

Posljednjih godina CO2 laser se koristi za rezanje termoplasta i rezanje sintetičkih tkanina, pletiva, umjetne kože itd. Prosječna brzina rezanja je 1 m/s i ovisi o broju slojeva materijala, njegovim svojstvima i snazi ​​snopa.

Prednosti laserskog zavarivanja i rezanja termoplasta su visoka produktivnost i automatizacija procesa. Međutim, postoje i nedostaci koji ometaju praktičnu primjenu ove metode: visoka cijena i složenost opreme.

Lasersko zavarivanje vs lasersko oblaganje

Lasersko zavarivanje i lasersko oblaganje dvije su specijalizirane metode koje se koriste za spajanje materijala.

Lasersko zavarivanje je proces koji koristi fokusiranu lasersku zraku za stvaranje visokih toplinskih temperatura koje mogu otopiti osnovni materijal kako bi se olakšalo spajanje dva odvojena dijela.

t je sposoban proizvesti visokokvalitetne varove s minimalnim toplinskim izobličenjem, što ga čini idealnim za precizno spajanje u medicinskoj i automobilskoj industriji.

Pročitajte više: Ultrazvučni postupak zavarivanja plastike.

S druge strane, lasersko oblaganje je proces koji koristi lasere za nanošenje dodatnih slojeva materijala na površine kako bi se poboljšala njihova svojstva, kao što je otpornost na koroziju ili otpornost na trošenje. Materijal se također može koristiti za popravak istrošenih komponenti ili obnavljanje oštećenih dijelova.

Lasersko oblaganje je složeniji proces, koji uključuje korištenje laserske zrake i materijala u prahu, koji se topi i spaja na površini jedne od komponenti.

Laser welding versus MIG welding

Lasersko zavarivanje nudi nekoliko prednosti u odnosu na MIG zavarivanje, uključujući veću brzinu zavarivanja, veću preciznost i poboljšani izgled gotovih zavarivanja. To čini lasersko zavarivanje idealnim za primjene gdje su potrebni precizni zavari.

MIG zavarivanje je popularno zbog svoje niske cijene i jednostavnosti korištenja. Također proizvodi duboko prodiranje u debele materijale što ga čini pogodnim za deblje spojeve i sklopove.

Međutim, zbog velike količine topline koja se stvara ovom metodom, može doći do savijanja ili iskrivljenja na tanjem materijalu što može biti teško naknadno ispraviti.

Osim toga, nije tako precizan kao lasersko zavarivanje što može stvoriti probleme pri pokušaju stvaranja zamršenih oblika ili dizajna na dijelu ili sklopu.

Prednosti i nedostaci laserskog zavarivanja

Lasersko zavarivanje je napredna i precizna metoda zavarivanja koja se koristi u industrijama diljem svijeta. Od automobilske do medicinske, lasersko zavarivanje može pružiti snažne prednosti u odnosu na tradicionalne metode zavarivanja.

Međutim, razumijevanje prednosti i nedostataka laserskog zavarivanja ključno je za donošenje informiranih odluka pri razmatranju ulaganja u lasersku tehnologiju.

S profesionalne strane stvari, laserski varovi su nevjerojatno precizni i ponovljivi s vrlo malo izobličenja ili zone utjecaja topline. Lasersko zavarivanje također proizvodi čišće šavove od tradicionalnih metoda, što znači da je potrebno manje čišćenja nakon zavarivanja.

Osim toga, laserski zavarivači iznimno su svestrani kada su u pitanju različiti materijali i debljine što ih čini prikladnima za širok raspon primjena od izrade limova do proizvodnje zrakoplova.

S druge strane, postoje neki nedostaci povezani s korištenjem lasera za zavarivanje.

U nastavku je naveden kratak sažetak prednosti i nedostataka laserskog zavarivanja:

Prednosti	Nedostaci
Kvaliteta (neprimjetan šav)	Ograničeni korišteni materijali
Bez mehaničkog opterećenja	Potreba za zaštitom očiju
Veća prilagodljivost i mogućnost integracije u proizvodnju	Nemogućnost automatizacije procesa
Točnost i ponovljivost	—

FAQ

Koristi li se punilo za lasersko zavarivanje?

Lasersko zavarivanje je vrsta moderne tehnologije zavarivanja koja koristi laser za spajanje dvaju materijala. Međutim, mnogi ljudi nisu sigurni zahtijeva li ova metoda punilo ili ne.

Dodatni materijal je sastavni dio mnogih tradicionalnih procesa zavarivanja kao što je elektrolučno zavarivanje, ali nije potreban za lasersko zavarivanje. Hibridno lasersko zavarivanje, takvo hibridno MIG zavarivanje koristi dodatni materijal.
Laser koji se koristi za lasersko oblaganje također treba materijal za punjenje bilo u obliku žice ili praha.

Je li lasersko zavarivanje skupo?

Cijena laserskog zavarivanja ovisi o složenosti posla i materijalima koji se zavaruju.
Općenito govoreći, može biti skuplje od drugih tradicionalnih oblika zavarivanja kao što su lučno ili plinsko zavarivanje, ovisno o tome što se zavaruje i koliko dijelova treba spojiti.

Osim toga, čimbenici kao što su pristup opskrbi električnom energijom i ukupna veličina također utječu na cijene budući da zahtijevaju specijaliziranu opremu koja povećava troškove rada.

U prosjeku, kupnja laserskog zavarivača počet će od oko 5.000 USD, ali vrhunski modeli mogu koštati do 20.000 USD ili čak više, ovisno o zahtjevima za snagu.

Koja se plastika može zavarivati?

Sljedeće vrste plastike koje se odnose na termoplaste mogu se zavarivati:
1. Polietilen (visoke i niske gustoće),
2. Polipropilen,
3. PVC,
4. Polistiren,
5. Polivinil acetat,
6. Polietilen tereftalad,
7. Polikarbonat,
8. Najlon.

Machine for laser welding of plastic

Cijena laserskog stroja za zavarivanje može se kretati od oko 5000 USD do 50 000 USD ili više, ovisno o potrebnim značajkama i mogućnostima.
Strojevi s većom izlaznom snagom obično su znatno skuplji od osnovnih modela.
Osim toga, mnogi proizvođači nude dodatne dodatke koji mogu povećati troškove.

Open this in UX Builder to add and edit content