Print

Laserové robotické stanice pro svařování plastů

-- 21.07.2015

Laserové svařování plastů se stalo pokrokovou a důležitou průmyslově používanou technologií v posledním desetiletí. Pokračující rozvoj nových laserů s vlnovou délkou ve viditelném (zelený laser) a blízké infračervené oblasti spektra v koordinaci s vývojem souvisejících absorbérů přidaných do plastových materiálů poskytují možnost spojování transparentní a neprůhledné- absorpční plastové materiály. Automobilový průmysl, zdravotnický průmysl, elektronický průmysl jsou jen některé z oblastí, kde je technologie laserového svařování plastů široce realizována.

V současné době, je rostoucí zájem průmyslu o rozšíření svařování na rozdílné plastové materiály. K překonání problémů spojených se svařováním plastových materiálů, je velmi důležité pochopení mechanismů spojování, morfologie a molekulární chování konstrukce plastu. Také pochopení výsledných mechanických a tepelných vlastností, hustotu difúze, migrace, deformace atd. 

Už na počátku 70. let se prováděly úplně první pokusy laserového svařování termoplastických polymerů. Byl použitý COlaser na 100 mikronový polyethylenový film a svařoval se v přeplátovaném spoji. Nicméně k průlomu pro laserové svařování polymerů došlo až v polovině 90.let minulého století, kdy byly vyvinuty stabilní diodové lasery v rozmezí vlnových délek 800 - 1100 nanometrů na výkonových úrovních do 200 wattů. Dnes se nejčastěji používá vlnová délka laseru pro svařování 980nm nebo 1064nm. Typický rozsah výkonu laseru pro svařování plastů je 10W až 50W. Diodový nebo vláknový laser Solaris je obvykle integrován se zrcadly vychylovanou skenovací hlavou laserového paprsku nebo se umístí laser na robotu.

Pro zvýšení rychlosti svařování uplatňuje se nyní kombinace robotu a laseru se skenovací hlavou. K vedení výkonu laserového paprsku od laserového zdroje se používá s pomocí optického vlákna, kdy vlákno je u diodových laserů pasivní (nezvyšuje výkon laseru, pouze jej přenáší) nebo aktivní optické vlákno zvyšující výkon laserového zdroje (princip vláknového laseru). Vláknový laser Solaris má velmi stabilní výkon a parametry laserového zdroje jak v kontinuelním módu (CW) tak i v pulsním módu laseru. Stabilita laserového výkonu je velmi důležitá pro svařování plastů, kdy je potřebné dosáhnout konstantní teploty plastu.

Základní princip laserového svařování polymerů je znázorněn na obrázku:

Překrytý spoj dvou plastů je základní konfigurace pro svařování polymerních materiálů. "Horní" část plastu je transmisní pro vlnovou délku laseru (laser prochází přes materiál) na "spodní" polymer, který naopak velmi absorbuje laserový paprsek a tedy i mění jeho energii na tepelnou (zahřívá se). Schopnost absorbovat laserové světlo je v důsledku chemických barviv nebo pigmentů také nazývaných "absorbers", které se přidávají k polymeru před lisováním.

Nejpoužívanější absorbér jsou saze, ale používá se mnoho dalších barviv nebo pigmentů. Zjímavý je jiný typ svařování, kdy se přidává infračervený kapalný absorbér jako aditivum mezi povrchy jen před svařováním. Tato absorbční kapalina se prodává pod obchodním označením "Clear Weld" a během svařování absorbuje energii laserového paprsku na rozhraní mezi povrchy materiálů. Začíná tak roztavení povrchu a jejich svaření dohromady jen v úzké oblasti kolem spoje. Jedním z velkých problémů souvisejících s laserovým svařováním termoplastických polymerů je řízení absorpce energie paprsku v ploše materiálu na společném rozhraní. Většina polymerů je obvykle průhledná nebo průsvitná ve viditelné a blízké infračervené oblasti, pouze s pigmenty nebo chemickými přísadami, je dosaženo vhodné absorpce k vlnové délce laseru. Při svařování laserem je absorbér přidán pouze do "spodní" absorbující části, zatímco "horní" část musí být transparentní k vlnové délce.

V důsledku uvedených vlastností principu svařování leží svár "uvnitř" dvou materiálů, podobným způsobem, jak je známo z odporového svařování kovů. Některé výhody spojené s laserovým svařováním polymerů jsou tedy, neviditelný spoj prováděný vysokou rychlostí s velmi nízkým tepelným příkonem a minimálním ovlivněním okolí sváru.

Optimální kvalita sváru, co se týká pevnost,i se obvykle dosahuje při určité vedení energie (tj energie dodaná na jednotku délky), což znamená, že je určitý poměr mezi výkonem a rychlostí svařování. Příliš nízké vedení energie může mít za následek mírné adhezní přilnutí, zatímco příliš vysoká energie laseru může mít za následek rozkladu materiálu (shoří, zuhelnatí). Ke sledování teploty svařování slouží řada metod. Nejběžněji se používají pyrometry, které nabízejí možnost sledovat proces svařování on-line. Měření teploty je bezkontaktní a může být propojené s on-line řízením výkonu laseru. Pro správnou kvalitu sváru je nutné mít dostatečný přítlak svařovaných ploch. Svařitelné materiály běžné na trhu se skládají z různých kombinací obou amorfních polymerů (jako je ABS, PC, PU, PMMA, PVC) a semikrystalických polymerů (jako jsou PP, PE a POM), např. následující kombinace; ABS - PC / PU -PC / PP - PE / PMMA - PVC / PC - POM / PMMA - POM. 


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

MSV 2016
2016-10-03 - 2016-10-07
Místo: Brno - Výstaviště
European Study Tour - II. 2016
2016-10-03 - 2016-10-07
Místo: ČR, Rakousko, Německo
Fórum aditivní výroby 2016
2016-10-04 - 2016-10-04
Místo: Kongresový pavilon E, Výstaviště Brno
Energie pro budoucnost XIX
2016-10-04 - 2016-10-04
Místo: Výstaviště Brno, sál P4
Eaton Tour 2016
2016-10-05 - 2016-10-05
Místo: Plzeň, Congress Center Parkhotel

Katalog

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Štětkova 1638/18
14000 Praha 4
tel. +420739552216

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2016 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI