摘要
- 激光焊接是一種利用塑料對激光的透明度的技術。在這種技術中，激光照射目標主體（由樹脂或塑料製成）會在主體和單獨的吸收層之間的界面產生熱量，從而形成焊接點。
- 樹脂焊接的透射/吸收方法涉及兩種樹脂材料的組合：一種透光樹脂（發射器）和一種吸光樹脂（吸收器）。
- 在實現塑料連接的各種技術中，激光焊接在處理微型組件方面表現出色，同時避免污染並在加工產品的外觀和形狀方面提供廣泛的靈活性。
- 激光焊接具有許多優勢，並且在實踐中取得的成功越來越多。旭化成推薦我們專門用於激光焊接的工程塑料。
什麼是激光焊接？
激光焊接是一種利用塑料對激光的透明度的技術。在這種技術中，激光照射目標主體（由樹脂或塑料製成）會在主體和單獨的吸收層之間的界面產生熱量，從而形成焊接點。
激光焊接機理與工藝
樹脂焊接的透射/吸收方法涉及兩種樹脂材料的組合：一種透光樹脂（發射器）和一種吸光樹脂（吸收器）。
激光焊接的典型設置
激光焊接的典型設置
- 激光照射：發射器放置在吸收器的頂部，激光從上面照射這個兩層堆疊
- 吸收/光熱轉換：激光通過發射器被吸收器吸收，產生熱量
- 傳熱：這種熱量的產生導致吸收器膨脹，將熱量傳遞到吸收器/發射器界面
- 凝固：這種熱量會導致變送器熔化，從而形成熔池和焊接點
激光焊接的優勢
激光焊接是樹脂和塑料接合形成和焊接的眾多可用技術之一；其他方法包括熱板焊接、振動焊接、超聲波焊接、粘合連接、卡扣連接以及螺釘或螺栓。
在實現塑料連接的各種技術中，激光焊接在處理微型組件方面表現出色，同時避免污染並在加工產品的外觀和形狀方面提供廣泛的靈活性。
激光焊接的優勢
- 無損壞：焊接件不直接受到振動、超聲波或其他刺激，確保電路板和其他內部精密元件不會受到機械損壞。
- 減少產品佔地面積有助於小型化：通過消除緊固部件（例如螺釘或卡扣接頭）來節省空間。
- 焊接產品美觀大方，適合高端設計：焊接過程毛刺少，無磨損殘留。
- 適用於焊接超小型元件：非激光照射元件無熱影響。
- 消除了振動焊接和超聲波焊接中常見的樹脂粉末污染問題。還消除了粘合劑降解的問題，因為沒有粘合劑，產生堅固、密封的接頭，使用壽命長。
- 靜音無振動：焊接過程無噪音或振動，非常適合工作場所。
焊接和連接方法的類型、優點和缺點
可激光焊接材料
原則上，激光焊接適用於任何熱塑性樹脂。關鍵是發射樹脂對相關波長激光的透射率。
一般來說，激光焊接要求發射器樹脂具有約 20% 或更高的透射率；低於此閾值，發射器樹脂會吸收過多的激光並開始熔化。大多數天然樹脂材料是白色或透明的，通常可以表現出足夠的透射率以進行激光焊接，但這取決於材料的厚度。
激光焊接通常使用二極管激光器或 YAG 激光器作為光源，產生波長在 800-1200 nm 範圍內的光，略長於可見光波長。只要所涉及的材料在此波長范圍內表現出足夠的透射率和吸收率，就可以進行焊接；因此，通過適當選擇顏料和激光吸收劑，甚至可以焊接有色樹脂產品。
下表列出了一些常見的組合。
可激光焊接的材料和組合
旭化成推薦的解決方案
旭化成的雷鸥娜™ SN 系列：具有優異激光透明性的聚酰胺樹脂
對於激光焊接應用，旭化成推薦我們的雷鸥娜™ SN 系列。雷鸥娜™ SN 系列是不含鹵素和紅磷的阻燃聚酰胺樹脂，具有出色的激光透明度，能夠形成堅固的激光焊接接頭。
什麼是雷鸥娜™ SN 系列，下一代無鹵素和無紅磷阻燃聚酰胺系列？
旭化成的雷鸥娜™聚酰胺樹脂是一種工程塑料，具有高強度和剛性，以及出色的耐熱性和耐化學性。這些材料可以通過用玻璃纖維或其他填料增強來增強，從而提高強度、剛度、耐用性和尺寸穩定性。
雷鸥娜™ SN 系列是不含鹵素和紅磷的阻燃聚酰胺樹脂。這些材料不僅具有出色的激光透明度和形成堅固的激光焊接接頭的能力，而且在其他幾個方面也具有卓越的性能：高強度、高剛性、符合 UL94 V-0（0.75 毫米）可燃性標準，以及(CTI) 600V (PLC 0) 跟踪電阻。
雷鸥娜™ SN 系列具有出色的激光透明度和形成堅固激光焊接接頭的能力
即使與其他無鹵阻燃聚酰胺樹脂相比，雷鸥娜™ SN 系列也因其高激光透明度和激光焊接接頭強度而脫穎而出。這些材料在經過專門的黑色著色處理後，還保留了其高激光透明度和接合強度，具有極具吸引力的深黑色外觀。
雷鸥娜™ SN 系列樹脂的激光傳輸特性
對於波長為 940 nm 的激光，我們將SN11B（具有 25% 玻璃纖維增強的雷鸥娜™ SN 系列）的透射率與一般無鹵阻燃聚酰胺（也具有玻璃纖維含量）的透射率進行了比較25%）。結果表明，SN11B的透光率對於自然色材料大約高 2 倍，對於黑色材料大約高 3-4 倍。
激光透過率（波長：940 nm）
在激光焊接中，大量能量穿過材料到達焊接接頭處。雷鸥娜™ SN 系列具有以下優點：
・允許高速焊接以提高製造吞吐量。
（請參閱下面的視頻。注意：請注意此視頻中的強光。）
・ 可用低功率激光焊接。
・ 可用低功率激光焊接。
雷鸥娜™ SN 系列激光焊接接頭的強度
下圖說明了使用雷鸥娜™ SN 系列激光焊接形成的複合部件具有出色的連接強度。
激光焊接接頭的接頭強度與功耗
雷鸥娜™ SN系列的深黑色外觀（特殊透光黑著色）
與一般的無鹵阻燃聚酰胺相比，雷鸥娜™ SN 系列採用專門的黑色著色，只透過激光，具有高激光透過率和高接合強度。
此外，與一般的無鹵阻燃聚酰胺相比，經過特殊黑色處理的雷鸥娜™ SN 系列具有迷人的深黑色外觀，非常適合要求時尚設計的應用。雷鸥娜™ SN 系列的深黑色外觀是由於其表面光滑，沒有引起漫反射光的微觀表面粗糙度。
激光焊接試件的外觀和放大的表面視圖
- 點此下載Leona™ SN系列文檔
雷鸥娜™激光焊接案例研究
使用 LEONA™ SN 系列減小電池盒的尺寸和重量
改用雷鸥娜™聚酰胺 (PA) 作為電池外殼的材料，可以通過激光焊接製造外殼，從而減小其尺寸和重量。
振動或超聲波焊接等傳統焊接方法會產生劇烈振動，可能會損壞外殼內的敏感元件。此外，螺釘或其他緊固件的使用要求外殼的某些部分專用於凸台或其他緊固件外殼，從而增加了其占用空間。激光焊接的使用消除了此類緊固件，同時避免了對外殼內部組件的損壞，從而減小了其尺寸和重量。
消除電子元件焊接表面中不美觀的“燒焦”區域
通過提高阻燃樹脂等級的激光透射率而成為可能的一個有前途的應用是電子元件的激光焊接，傳統的焊接技術難以應用。
以較低的激光功率焊接部件的能力減少了焊接表面中不美觀的“燒焦”區域的出現。
具有阻燃樹脂等級的電子元件的激光焊接
- 單擊此處了解有關連接器材料的更多信息
其他潛在應用
閥門、泵、電動駐車製動器、ECU外殼、車載攝像頭等
有關旭化成激光焊接材料和等級的更多信息，請通過以下鏈接與我們聯繫。
特別是，如果您對各種類型的激光焊接有任何設計問題或疑慮，請隨時與我們聯繫。
請聯繫我們提出任何問題，討論任何疑慮，並索取樣品。
