레이저 가공 기술은 산업 제조 분야에 점차 도입되어 많은 주목을 받는 신기술로 자리 잡았습니다. 현재 레이저 재료 가공 응용 분야는 금속 부품 제조가 85% 이상을 차지하며, 나머지 15%는 목재 및 종이 제품, 직물 및 가죽, 섬유 소재, 플라스틱, 유리, 반도체 등 비금속 제품에 적용되고 있습니다. 레이저의 다양한 파장대는 재료에 따라 흡수율과 효율이 다르게 나타나므로, 특정 재료의 특성에 따라 흡수율이 가장 높고 가공에 가장 적합한 레이저를 찾을 수 있습니다.
현재 금속 재료의 레이저 가공 기술은 절단, 용접, 클래딩 및 세척을 포함하여 이미 충분히 활용되고 있습니다. 향후 성장 동력은 비금속 재료, 특히 유리, 플라스틱, 목재 및 종이 제품의 레이저 가공 분야가 될 것입니다. 이러한 재료들은 일상생활과 산업에서 가장 흔하게 사용되는 재료이며, 그중에서도 플라스틱은 다양한 성형성과 가소성으로 산업 부품, 생활용품 등 다양한 분야에 폭넓게 응용되고 있습니다. 오랫동안 플라스틱 접합은 여전히 만족스럽게 해결되지 않은 과제로 남아 있었습니다.
플라스틱 접합 공정 플라스틱은 열가소성이 뛰어나 접합이 필요한 부위를 가열하면 연화되고 녹아 쉽게 접합할 수 있지만, 접합 방법의 효율성과 접합 품질은 크게 다릅니다. 현재 플라스틱 부품을 접합하는 방법은 크게 두 가지가 있습니다. 첫 번째는 가장 전통적인 접착제를 사용하는 것입니다. 현재 산업용 접착제는 종종 냄새가 나고 포름알데히드와 같은 유독 물질을 생성하기도 하여 환경 보호 기준을 충족하지 못합니다. 두 번째는 패스너 또는 체결구를 사용하는 것입니다. 예를 들어, 두 플라스틱 부품에 미리 버클을 만들어 탈착이 용이하도록 하거나, 나사로 두 부품을 고정하는 방식이 있습니다. 세 번째는 열융착 플라스틱 접합을 사용하는 것으로, 유도 용접, 열판 용접, 열가스 용접, 진동 마찰 용접, 초음파 용접, 레이저 용접 등이 있습니다. 패스너와 체결구 사이의 접합은 특정 필수 요건을 충족해야 합니다. 일반적으로 두 플라스틱 부품 사이에 영구적인 연결이 필요하지 않습니다. 열융착 접합은 일반적으로 플라스틱 간의 영구적인 접합을 제공합니다. 열판 용접은 효율이 매우 낮고 정밀도가 부족하며 자동화 수준이 낮습니다. 현재 가장 널리 사용되는 플라스틱 용접 방식은 진동 마찰 용접과 초음파 용접이며, 관련 장비는 대당 수만 위안 정도로 저렴하여 대량 생산에 적합합니다. 그러나 초음파 용접은 소음이 발생하고, 용접 대상물의 크기에 제약이 있으며, 열 접합면이 고르지 않아 용접 효과에 오차가 생기기 쉽습니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 레이저 플라스틱 용접이 점차 등장하여 플라스틱 산업계의 주목을 받고 있습니다.
플라스틱 레이저 용접: 플라스틱 레이저 용접은 레이저의 열에너지를 이용하여 열가소성 부품을 영구적으로 접합하는 기술입니다. 용접 전에 용접할 두 부품 사이를 적절한 외부 힘으로 고정해야 합니다. 부품 재질에 적합한 근적외선 레이저의 파장을 조정한 후, 레이저가 먼저 첫 번째 부품을 통과하면 두 번째 부품이 이를 흡수하여 열에너지로 변환합니다. 이렇게 하면 두 부품의 접촉면이 녹아 용접 부위가 형성되고 용접이 완료됩니다. 플라스틱 레이저 용접은 고효율, 완전 자동 제어, 고정밀도, 우수한 용접 밀봉, 견고한 용접, 플라스틱 부품 손상 최소화, 소음 및 분진 발생 없음 등의 장점을 가진 이상적인 플라스틱 용접 공정입니다. 현재 플라스틱 레이저 용접의 문제점으로는 첫째, 기존 용접 방식에 비해 장비 가격이 상대적으로 높다는 점, 둘째, 서로 다른 색상의 플라스틱, 특히 투명 플라스틱의 상하층 사이의 레이저 흡수로 인해 용접이 어렵다는 점 등이 있습니다. 하지만 향후에는 코팅을 활용하여 레이저 흡수를 향상시키는 방법을 연구할 수 있을 것입니다. 셋째, 플라스틱 레이저 용접의 다양한 적용 시나리오, 적재 및 하역, 고정 장치 및 자동화에 대한 연구는 아직 미흡합니다.
이론적으로 플라스틱 레이저 용접은 플라스틱 접합과 관련된 모든 산업 분야에 적용될 수 있으며, 아직 초기 탐색 단계에 있습니다. 자동차, 의료기기, 가전제품, 소비자 전자제품 등의 플라스틱 부품에 사용되고 있습니다. 자동차 분야에서는 준동기 용접 방식의 플라스틱 레이저 용접기가 다양한 조합 밸브 본체 용접, 체크 밸브 본체 용접, 자동차 계기판 용접에 사용됩니다. 순차 윤곽 용접 방식의 플라스틱 레이저 용접기는 각종 연료 라인 및 플라스틱 접합부뿐만 아니라 고급 자동차 범퍼, 자동차 인사등, 와전류 팬, 자동차 후미등, 오일 및 가스 분리기 등의 용접에 사용됩니다. 자동차 360도 카메라, 자동차 레이더, 자동 도어 잠금 장치, 전자식 주차 제어 장치, 헤드업 디스플레이 등에도 플라스틱 레이저 용접을 적용하여 높은 품질과 경제성을 확보할 수 있습니다.
의료기기 분야에서 플라스틱 레이저 용접은 의료용 호스 연결부, 혈액 분석기, 보청기, 위내시경 연결부, 액체 필터 탱크 등 높은 청결도가 요구되는 기기의 밀봉 및 용접에 사용됩니다. 소비자 가전 제품 분야에서는 시계줄 용접, VR 안경 포장재 용접 등에 플라스틱 레이저 용접을 적용하여 미려한 외관과 높은 용접 강도를 구현할 수 있습니다. 또한 휴대폰 부품(케이스, 헤드셋 소켓, USB 포트), 마우스, 센서 등에도 플라스틱 레이저 용접이 사용됩니다. 현재 일부 기업에서는 배터리 포장재 용접에도 플라스틱 레이저 용접을 적용하고 있습니다.
게시 시간: 2023년 3월 27일
