Technologia obróbki laserowej stopniowo wkroczyła do przemysłu wytwórczego i stała się nową technologią, która cieszy się dużym zainteresowaniem. Obecnie we wszystkich zastosowaniach obróbki laserowej materiałów, głównie w produkcji elementów metalowych, stanowi ona ponad 85% udziału, a pozostałe 15% przypada na produkty z drewna i papieru, tkaniny i skórę, materiały włókniste, tworzywa sztuczne, szkło, półprzewodniki i inne produkty niemetalowe. Różne zakresy długości fal lasera charakteryzują się różną absorpcją i wydajnością różnych materiałów, co oznacza, że dla określonych właściwości materiałów zawsze można znaleźć rodzaj lasera o najwyższej, najbardziej odpowiedniej do obróbki szybkości absorpcji.
Obecnie technologia laserowej obróbki materiałów metalowych jest w pełni zbadana, obejmując cięcie, spawanie, napawanie i czyszczenie. Kolejnym gorącym punktem rozwoju będzie laserowa obróbka materiałów niemetalowych, zwłaszcza szkła, tworzyw sztucznych, drewna i wyrobów papierniczych. To najpopularniejszy rodzaj materiałów w życiu codziennym i przemyśle, który jest bardziej reprezentatywny dla tworzyw sztucznych. Ich różnorodne modelowanie zmienia plastyczność w różnych częściach przemysłowych i artykułach codziennego użytku, a ich zastosowanie jest bardzo szerokie. Łączenie tworzyw sztucznych przez długi czas stanowi problem, którego nie można w sposób satysfakcjonujący rozwiązać.
Proces łączenia tworzyw sztucznych. Tworzywa sztuczne charakteryzują się dobrą termoplastycznością, więc po nagrzaniu stają się miękkie, topią się i łatwo je skleić. Jednak wydajność i jakość łączenia są różne. Obecnie istnieje kilka sposobów łączenia elementów z tworzyw sztucznych: pierwszym z nich jest tradycyjny klej w paście. Obecnie kleje przemysłowe często wydzielają zapach, a nawet toksyczne substancje, takie jak formaldehyd, co nie spełnia wymogów ochrony środowiska. Drugim sposobem jest łączenie elementów złącznych, np. za pomocą gotowych klamer, łatwych do usunięcia lub skręcania dwóch elementów z tworzywa sztucznego. Trzecim sposobem jest łączenie tworzyw sztucznych metodą termozgrzewania, w tym zgrzewanie indukcyjne, zgrzewanie płytą grzewczą, zgrzewanie gorącym gazem, zgrzewanie wibracyjne, zgrzewanie ultradźwiękowe i spawanie laserowe. Połączenie między elementami złącznymi ma istotne znaczenie. Jest ono zazwyczaj stosowane do łączenia dwóch elementów z tworzyw sztucznych bez trwałego połączenia bezpowrotnego. Łączenie metodą termozgrzewania jest zazwyczaj trwałym połączeniem między tworzywami sztucznymi. Wydajność zgrzewania płytą grzewczą jest bardzo niska, precyzja jest niewystarczająca, a stopień automatyzacji niski. Obecnie najczęściej stosuje się zgrzewanie wibracyjno-tarciowe i ultradźwiękowe, a urządzenia do tego celu kosztują zaledwie dziesiątki tysięcy juanów za sztukę i nadają się do produkcji masowej. Należy jednak pamiętać, że ultradźwięki generują hałas, a ich rozmiar jest ograniczony, a ponadto łatwo o nierównomierne nagrzewanie powierzchni, co prowadzi do błędów w procesie zgrzewania. Stopniowo rozwija się laserowe spawanie tworzyw sztucznych, które przyciąga uwagę przemysłu tworzyw sztucznych.
Spawanie laserowe tworzyw sztucznych: Spawanie laserowe tworzyw sztucznych to technologia wykorzystująca energię cieplną lasera do trwałego łączenia elementów termoplastycznych. Przed spawaniem należy zastosować odpowiednią siłę zewnętrzną, aby zacisnąć obszar między dwoma spawanymi elementami, dostosować długość fali lasera bliskiej podczerwieni do materiału, z którego wykonane są elementy. Promień lasera jest najpierw przesyłany przez pierwszy element, a drugi absorbowany i przekształcany w energię cieplną, aby stopić powierzchnię styku dwóch elementów, tworząc obszar spawania i dokończyć spawanie. Spawanie laserowe tworzyw sztucznych charakteryzuje się wysoką wydajnością, w pełni automatycznym sterowaniem, wysoką precyzją, dobrym uszczelnieniem spoiny, solidnym spawaniem, mniejszymi uszkodzeniami elementów plastikowych, brakiem hałasu i pyłu, co czyni je idealnym procesem spawania tworzyw sztucznych. Obecne problemy ze spawaniem laserowym tworzyw sztucznych to przede wszystkim stosunkowo wysoki koszt sprzętu w porównaniu z tradycyjnym procesem. Po drugie, trudności ze spawaniem spowodowane absorpcją lasera między różnymi kolorami tworzyw sztucznych, zwłaszcza między górną i dolną warstwą przezroczystego tworzywa sztucznego, są trudniejsze do rozwiązania. W przyszłości możliwe będzie zastosowanie powłok wspomagających absorpcję lasera. Po trzecie, badania nad różnymi scenariuszami zastosowań, załadunkiem i rozładunkiem, mocowaniem i automatyzacją laserowego spawania tworzyw sztucznych są wciąż niewystarczające.
Teoretycznie, laserowe spawanie tworzyw sztucznych może być stosowane we wszystkich branżach związanych z łączeniem tworzyw sztucznych, a technologia ta jest wciąż w początkowej fazie badań. Jest ona wykorzystywana do spawania plastikowych części samochodowych, instrumentów medycznych, sprzętu gospodarstwa domowego, elektroniki użytkowej itd. W motoryzacji, laserowe spawarki tworzyw sztucznych wykorzystujące spawanie quasi-synchroniczne są wykorzystywane do spawania korpusów zaworów, korpusów zaworów zwrotnych oraz desek rozdzielczych. Laserowe spawarki tworzyw sztucznych z sekwencyjnym trybem spawania konturowego są używane do spawania wszelkiego rodzaju przewodów paliwowych i połączeń plastikowych, a także do spawania wysokiej klasy zderzaków samochodowych, lampek powitalnych, wentylatorów wirowych, tylnych świateł samochodowych, separatorów oleju i gazu itp. Kamera 360°, radar samochodowy, automatyczna blokada drzwi, elektroniczny sterownik parkowania, wyświetlacz przezierny itp., wykorzystujące laserowe spawanie tworzyw sztucznych, pozwalają uzyskać wysoką jakość produktu i oszczędność.
W przypadku instrumentów medycznych, laserowe spawanie tworzyw sztucznych jest stosowane do uszczelniania i spawania urządzeń o wysokich wymaganiach czystości, takich jak przyłącza węży medycznych, analizatory krwi, aparaty słuchowe, przyłącza gastroskopu i zbiorniki filtrów cieczy. Spawanie elektroniki użytkowej, na przykład przy spawaniu pasków zegarków, opakowań okularów VR itp., pozwala uzyskać piękny wygląd i wysoką wytrzymałość spoiny. Laserowe spawanie tworzyw sztucznych jest również stosowane w elementach telefonów komórkowych (obudowy, gniazda słuchawek, gniazda USB), myszach, czujnikach itp. Obecnie niektóre przedsiębiorstwa stosują laserowe spawanie tworzyw sztucznych do spawania opakowań baterii.
Czas publikacji: 27 marca 2023 r.
