激光在汽車塑料制件中的應用

來源:激光制造網整理    關鍵詞:激光塑料焊接, 汽車, 塑料制件,    發布時間:2019-02-21

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導讀:面對全球最大的塑料需求市場,塑料激光焊接技術有著廣闊的市場前景。塑料激光焊接技術廣泛應用于醫療器械、電子元器件、汽車零部件、紡織品、包裝工業。例如;在現代車輛上,無論是外裝飾件(如保險杠、擋泥板、車輪罩、導流板等)、內裝飾件(如儀表板、車門內板、副儀表板、雜物箱蓋、座椅、后護板等),還是功能與結構件(油箱、散熱器水室、空濾器罩、風扇葉片等),到處都可以看到塑料制件的影子。




塑料激光焊接VS其它焊接


塑料激光焊接技術屬于非接觸焊接技術。同其它焊接方法相比,它具有非接觸、不透氣、不漏水、焊接速度快、精度高、焊縫強度高、無飛邊、無殘渣、無振動、熱應力最小、易于控制、靈活性好、適應性好等諸多優點。 車用塑料的連接是其廣泛應用的關鍵環節,塑料焊接技術水平高低是衡量汽車生產技術水平及新材料開發水平的標志之一。如今,采用激光焊接的方式更為經濟、簡單、快捷、可靠且適用于大批量生產,在汽車工業獲得了愈來愈廣泛的應用。



汽車用塑料分為熱固性塑料、熱塑性塑料兩種。絕大多數本色的塑料和許多有色的半透明塑料都能采用激光焊接,如PS,PVC和PP等材料。對于吸收率低的熱塑性塑料,一是選擇激光的種類;二是通過添加激光增敏劑(如炭黑等),可以大大提高塑料對近紅外激光的吸收率。通過對各種塑料材料對激光反射率和透過率的研究,可以解決激光焊接塑料的材料等問題。通常塑料激光焊接有以下幾種不同的焊接方式:


1順序型周線焊接

激光沿著塑料焊接層的輪廓線移動并使其熔化,將塑料層逐漸黏結在一起;或者將被夾層沿著固定的激光束移動達到焊接的目的。

2同步焊接

來自多個二極管激光束被引導到沿著焊接層的輪廓線上,并熔化塑料,從而使得整個輪廓同時熔化并黏結在一起。

3準同步焊接

該技術綜合了上述兩種焊接技術。利用反射鏡產生高速激光束(至少10m/s的速度),并沿著待焊接的部位移動,使得整個焊接處逐漸發熱并熔合在一起。

4掩模焊接

激光束通過模板進行定位、熔化并黏結塑料,該模板只暴露出下面塑料層的一個很小、精確的焊接部位。使用這種技術可以實現小于10μm的高精度焊接。


據統計,汽車用塑料品種目前已達幾十種, 平均每輛汽車塑料用量已占汽車自重的5%~10%,現代汽車上100kg的塑料材料取代了原先需200~300kg的傳統金屬材料, 減重效果十分突出,這對于節約能源,降低溫室氣體排放具有重要意義。如汽車塑料進氣歧管替代金屬可減輕質量40%~60%,且表面光清流動阻力小,可提高發動機性能,并在提高燃燒效率、降低油耗、減振降噪方面都起到一定作用。


1汽車燃油系統塑料部件的激光焊接


汽車行業國六標準的出臺催生了一大批燃油系統的注塑部件需要使用激光來進行焊接,比如,最典型的油氣分離器的焊接、各種各樣的燃油管路與塑料接頭的焊接、消音器的焊接、各種組合閥體的焊接以及單向閥等閥體的焊接等等。各種燃油系統的塑料激光焊接部件使用的主要是兩種材料:加有玻纖的尼龍以及POM材料。這兩類塑料材料均是經過汽車行業各種激光塑料焊接應用長時間驗證的材料,作為激光焊接的材料本身沒有任何問題。



2EPB電子駐車系統塑料部件的激光焊接


EPB電子駐車系統塑料部件的激光焊接主要涉及到EPB電子駐車控制器外殼以及EPB電子駐車MGU部件塑料外殼的激光焊接。在結構設計上面,EPB控制器及MGU部件外殼的設計都采用準同步焊接的設計結構,底部外殼上設計焊接筋,激光光斑沿焊接筋快速掃描,融化整個焊接筋后形成下榻完成焊接。準同步激光塑料焊接工藝的優點在于,其一方面可以通過焊接筋的下塌補償塑料零部件的變形;另一方面可以通過監控焊接筋的下塌來作為質量監控的標準之一。



3汽車儀表板的塑料激光焊接


傳統的儀表板都是通過振動摩擦的塑料焊接方式進行焊接,焊接過程中的高頻振動存在刮花儀表板的表面,因此振動摩擦焊的夾具需要包覆軟性材料來防止焊接過程對儀表板表面的刮傷。振動摩擦焊另外一個小問題是焊接過程產生焊渣,清潔度不好。對于儀表板焊接,振動摩擦焊接最大的問題是焊接后會有大量的溢膠產生,焊接線或者焊接區域非常不美觀。傳統的做法是將這些焊接線進行隱藏。但是隨著汽車內飾設計的不斷緊湊化,留給塑料焊接設計的空間已經越來越小,很多時候儀表板的焊縫是完全暴露在可視范圍內的。因此,尋找一種新的美觀的塑料激光焊接工藝已經變成了現實需求。



4汽車車燈的塑料激光焊接


根據空氣動力學設計出形狀各異的汽車車燈,以往傳統的塑料焊接技術包括激光焊接技術都只能對二維部件進行焊接,如今的三維塑料激光焊接技術卻能突破二維的障礙,它可以將三維的物體天衣無縫地拼接起來,不僅提高了產品的質量,也大大降低生產成本。



以上只是簡單列舉了部分應用,隨著汽車輕量化的發展要求和汽車塑料技術的擴大應用,汽車塑料的單車用量今后還將會進一步增加,塑料激光焊接裝備市場前景可期。


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