塑料激光焊接的質(zhì)量控制方案

激光塑料焊接是一項(xiàng)新興的技術(shù)，發(fā)展也越來(lái)越成熟，應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越多。針對(duì)不同的產(chǎn)品和客戶，質(zhì)量要求可能不一樣。松盛光電來(lái)給大家介紹激光塑料焊接的質(zhì)量控制，要注意哪些方面。

焊接前(Pre-Process)

從外采購(gòu)或者自制的塑料件需要進(jìn)行以下檢查：

尺寸公差

激光透色率

熔化特性

需要采用專用儀器檢查或者提交給專業(yè)的第三方進(jìn)行檢查。大多數(shù)情況下，對(duì)新打樣的零件以及不同批次的零件進(jìn)行抽檢。

焊接中(In-Process)

根據(jù)設(shè)備功能，可進(jìn)行以下測(cè)量：

激光功率測(cè)量

激光模塊電流和電壓測(cè)量

溫度測(cè)量

焊接距離測(cè)量

根據(jù)測(cè)量結(jié)果是否反饋到焊接過(guò)程中，可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制，數(shù)據(jù)可以查看和分析焊接質(zhì)量。閉環(huán)控制，數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)反饋控制焊接過(guò)程，例如只有達(dá)到設(shè)定的焊接深度后停止焊接。

焊接后(Post-Process)

焊接完成后，可在下一道工序進(jìn)行檢測(cè)，以確保焊接質(zhì)量。根據(jù)產(chǎn)品的功能要求，常見的測(cè)試如下：

壓力或真空密封性試驗(yàn)

機(jī)械拉/壓力試驗(yàn)

焊縫剖面的圖像分析

另外，破壞性測(cè)試應(yīng)隨機(jī)和定期抽取，以驗(yàn)證批量生產(chǎn)中的焊接強(qiáng)度。

焊接距離(塌陷位移)測(cè)量

在同步和準(zhǔn)同步的激光焊接過(guò)程中，一圈焊縫同時(shí)是軟化的或者液態(tài)的，通過(guò)施加的夾緊力將部分熔膠擠出并實(shí)現(xiàn)連接。該過(guò)程中，上方零件向下移動(dòng)，焊接距離/塌陷距離通常是0.1-0.4mm。

典型的激光焊接的塌陷位移曲線如上圖。首先會(huì)檢測(cè)到一個(gè)小小的上升，這是因?yàn)樗芰系臒崤蛎?。一旦塑料充分的熔化，液體熔料會(huì)被擠壓出焊縫，焊縫下方的塑料會(huì)進(jìn)一步熔化，焊接深度不斷加大。當(dāng)激光關(guān)閉，塌陷不會(huì)立刻停止。焊縫處熔料會(huì)冷卻和凝固，這時(shí)會(huì)觀察到一個(gè)微小且滯后的位移。

塌陷位移可以彌補(bǔ)塑料件變形和裝配間隙，保證一周焊縫完整無(wú)間隙，提高強(qiáng)度和密封性。

非接觸式溫度測(cè)量

高溫計(jì)測(cè)量從表面發(fā)出的熱輻射。物體越熱，發(fā)出的熱輻射越多、波長(zhǎng)越短。如果高溫計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)溫度的輻射源上校準(zhǔn)過(guò)，就可以得到準(zhǔn)確的溫度值。

如果沒有校準(zhǔn)，溫度測(cè)量值會(huì)偏低。

比較有趣的是，在100-400℃的溫度范圍內(nèi)，塑料焊接熱輻射的紅外波長(zhǎng)大約幾個(gè)微米。

由于在激光塑性焊接中，焊縫不是在上方零件表面，而是在兩零件之間，所以發(fā)出的熱輻射受到上方零件的影響。較長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅外輻射被上方零件吸收，無(wú)法到達(dá)上零件表面。因此，只有短波長(zhǎng)才能用于溫度測(cè)量。通常使用的溫度檢測(cè)元件是半導(dǎo)體光電二極管。

由于熱輻射部分被上方零件吸收，因此不能得到絕對(duì)溫度，只能得到一個(gè)相對(duì)溫度信號(hào)。該信號(hào)可以與同一零件的焊接OKAY件的信號(hào)進(jìn)行比較。

如果想要獲得絕對(duì)溫度值，高溫計(jì)必須專門針對(duì)同樣類型塑料和同樣厚度的零件進(jìn)行校準(zhǔn)。在實(shí)際工作中，并不會(huì)做這樣的標(biāo)定，只是對(duì)比分析相對(duì)溫度信號(hào)。