新一代塑料“清洁焊接技术”解决方案

作者:本网编辑 文章来源:必能信超声(上海)有限公司 发布时间:2011-10-20


图1 纯红外焊接技术CTT:一模两出模具,中间为红外加热单元,用来焊接PP材料的三维型面水壶

作为全球材料焊接和精密清洗行业的领导者,必能信超声波公司致力于为客户的切实需求提供解决方案。该公司推出了一套完整的“清洁焊接技术”解决方案,包括纯红外焊接技术CIT、清洁摩擦焊接技术CVT和激光焊接技术CLT3种新的塑料焊接解决方案。

作为材料焊接领域的工业领导者,必能信超声波公司(以下简称“必能信”)为满足客户不断改进的需求,在全球范围内推出了3种新的塑料焊接解决方案。这3种方案能够提供清洁而经济性高的焊接过程,且在性能上相互补充,从而形成了一套完整的“清洁焊接技术”(CJT - Clean Joining Technology)解决方案。

“清洁焊接技术”的推出,使得塑料焊接技术能够适应目前最新的应用趋势(洁净度、外观、3维设计和功能整合的要求)和满足对于高熔低粘滞热塑性材料的使用要求,而且能够适用于各种不同行业的创新应用。同时,由于市场对于环保和经济性的要求,从而对高能效的加工工艺和系统提出了新的需求,而该需求能够通过这新一代的设备得以满足。整套产品的设计被延伸到整个加工流程,全系列产品都配备了节能的高动态化全电气化驱动设备。

纯红外焊接技术CIT (Contoured Infrared Technology)

拥有精确塑化功能的创新纯红外焊接技术(CIT)是基于宽频带非接触式加热而实现的。 该技术采用了耐用、可精确控制的红外加热单元,这种红外加热单元的金属薄膜功耗低、不装配外壳,且能准确跟踪焊接轮廓;同时,它工作在中波长频谱范围(相当于常见热塑性材料的自吸收频谱范围),反应时间非常短。由于近似无过渡期的连续和单独控制,该技术可以实现在焊接区域内对指定的材料进行加热和熔化,有时甚至可以达到几m的长度;此外,它不需要像通常使用短波长石英玻璃加热装置那样对注塑件进行遮盖。

相对于激光焊接来说,纯红外焊接技术不需要通过添加剂来改善与物质相关的吸收,因而通常被使用到医疗领域的应用中,例如血液过滤器。除此之外,其应用还包括汽车发动机周边和汽车内饰的应用。在家用电器领域内,一个典型的应用实例就是飞利浦的“Senseo Viva Café”咖啡机水壶,该应用于2010年在位于德国杜塞尔多夫举办的K-Fair国际塑料及橡胶展览会上展出并在2010年年中实现量产。在这个应用中,注塑件的两部分被分别放置在离红外加热单元仅几mm的地方,从而可以使三维的焊接区域能够充分受热熔化。红外加热单元返回原位和最终焊接过程仅在随后几秒钟后就可进行,整个过程保证了焊缝的洁净度和一致性(如图1所示)。从外观的角度来说,水壶能够与精美的咖啡机融为一体,纯红外焊接也确保了焊接后产品的使用性能。


图2 清洁摩擦焊接技术CVT:汽车尾灯CVT焊接过程中红外加热单元返回原位

清洁摩擦焊接技术CVT(Clean Vibration Technology)

清洁摩擦焊接技术(CVT)通过采用将红外预加热与后续的摩擦焊接过程相结合的方式,能够由金属薄膜红外加热单元对注塑件的轮廓进行跟踪塑化,从而使振动摩擦焊接过程在不产生颗粒物的同时,使得焊接工件拥有较高的机械强度。在这一新技术中,对焊接区域使用高能效的塑化过程是为了越过传统振动摩擦焊接的固相摩擦阶段和不稳定的初始熔化成型过程,直接在整个待焊接区域上形成一个均匀的塑化层,从而避免了颗粒物和摩擦过程中滚扎出的细丝状碎屑产生。这种整合焊接技术在汽车领域有着广泛的应用,特别是对于采用PC或是ABS/PC材料的汽车尾灯的应用,因为采用传统的热板焊接或是振动摩擦焊接无法满足大批量生产高洁净度的焊接要求(如图2所示)。

清洁摩擦焊接技术在汽车领域的另一类应用是在工程塑料和高温热塑性材料被普遍使用的发动机周边的应用。无论使用的是何种塑料材料,相比用激光辐射来进行轮廓跟踪或者是热风焊接,清洁摩擦焊接技术体现了工艺整合的协同优势、较好的公差补充性能、 较短的焊接周期,以及较低的后续成本。


图3 激光焊接技术CLT:汽车仪表盘焊接中光纤和“波导器”的模具安装

激光焊接技术CLT(Contoured Laser Technology)

激光焊接技术(CLT)结合了基于光纤耦合二极管阵列的同步激光焊接技术,在北美地区已经被广泛使用。必能信在这方面采用了完全的自主技术,而有别于传统的轮廓跟踪焊接或者是结合扫描设备的同步焊接技术。激光焊接技术特别适用于具有二维或三维轮廓外形的中小型注塑件的规模化生产,它可以对整个焊接区域进行同步塑化,一次性完成焊接。从这方面来讲,激光源的绝大部分能量通过一个与注塑件几何形状相适应的轮廓线,被均匀地传输到预装配元件的结合面上,这一过程通过光纤和能够形成激光束的“波导器(waveguide)”来实现。其中,焊接压力通过金属支架来提供,因而不需要使用石英玻璃罩或是相类似的透明遮盖物。在实际应用中,光束的产生和对其的操控可以大大地缩短周期时间,例如打印机墨盒的激光焊接,汽车仪表盘的焊接也可以通过这种方式进行(如图3所示)。

此外,激光焊接技术也适用于对焊接有较高洁净度要求,以及在对可靠度有较高要求的生产过程中需要对注塑件进行公差补偿(由于采用注塑成型的预装配方法和各向异性的畸变特性而致)的应用,例如汽车的小型储液罐和一些医疗行业的应用。

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