พลาสติกมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ และความต้องการพลาสติกในการผลิตภาคอุตสาหกรรมก็ค่อยๆ เข้าใกล้หรือเกินกว่าความต้องการวัสดุเหล็กด้วยซ้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การแพทย์ บรรจุภัณฑ์อาหาร ยานยนต์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ พลาสติกได้กลายเป็นหนึ่งในวัสดุสำคัญที่ขาดไม่ได้ คือ การผลิตชิ้นส่วนพลาสติกต่างๆ ที่ต้องการการเชื่อมต่อที่แม่นยำและมีความแข็งแรงสูง แต่ยังมีพลาสติกจำนวนมากด้วย ใช้แล้วเพิ่มขึ้น
เชื่อมชิ้นส่วนพลาสติกยานยนต์
การเลือกกระบวนการเชื่อมต่อสำหรับชิ้นส่วนพลาสติกมีผลกระทบสำคัญต่อการใช้งานผลิตภัณฑ์พลาสติกขั้นสุดท้าย กระบวนการต่อพลาสติกแบบดั้งเดิมประกอบด้วยการต่อเกลียว การติดกาว การต่อแบบสอด และการต่อแบบกด รวมถึงการต่อแบบฟิวชันโดยการเชื่อมด้วยแผ่นร้อนและการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก ข้อดีของวิธีการรวมเหล่านี้คือการใช้งานที่ง่าย การเชื่อมต่อที่สะดวก และการบังคับใช้ที่แข็งแกร่ง อย่างไรก็ตามข้อเสียยังชัดเจนกว่า เช่น ความต้องการรูปร่างเฉพาะ ความแข็งแรงในการเชื่อมต่อค่อนข้างต่ำ เมื่อเผชิญกับรูปทรงเรขาคณิตสามมิติ กลวงและรูปร่างผิดปกติที่ซับซ้อนอื่น ๆ ตลอดจนชิ้นส่วนและส่วนประกอบขนาดใหญ่ และแม้กระทั่งหลังจากนั้น การเชื่อมต่อของชิ้นส่วนพลาสติกที่มีความหนาแน่นสูงของข้อกำหนดบางอย่าง พื้นที่ปฏิบัติการมีขนาดเล็ก มีประสิทธิภาพน้อยกว่า
เชื่อมชิ้นส่วนโครงสร้างสีขาว
ในขณะเดียวกัน ในการแสวงหานวัตกรรมผลิตภัณฑ์และการปรับปรุงคุณภาพของภาคอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ข้อกำหนดด้านคุณภาพการเชื่อมก็สูงขึ้นเรื่อยๆ ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีเลเซอร์ แต่ยังส่งเสริมการประยุกต์ใช้กระบวนการเชื่อมพลาสติกอย่างค่อยเป็นค่อยไป เทคโนโลยีการเชื่อมพลาสติกด้วยเลเซอร์ได้กลายเป็นทิศทางสำคัญของการพัฒนา และค่อยๆ กลายเป็นวัสดุเชื่อมต่อใหม่ที่ชื่นชอบ ซึ่งมักใช้ในชิ้นส่วนพลาสติกเครื่องใช้ในครัวเรือนสีขาว พลาสติกยานยนต์ และชิ้นส่วนอื่นๆ ของงานเชื่อม
หลักการเชื่อมพลาสติกด้วยเลเซอร์
การเชื่อมพลาสติกด้วยเลเซอร์หรือที่เรียกว่าการเชื่อมด้วยการส่งผ่านแสงเลเซอร์นั้นต้องใช้ชั้นบนของชิ้นงานพลาสติกที่มีอัตราการส่งผ่านแสงสูง ชั้นล่างของชิ้นงานสามารถดูดซับพลังงานเลเซอร์ได้ ดังนั้นวัตถุการเชื่อมกระแสหลักในปัจจุบันสำหรับ "พลาสติกใส + พลาสติกสีดำ" “พลาสติกใส+พลาสติกใส” รวมวิธีต่างๆ ดังนั้นวัตถุเชื่อมกระแสหลักในปัจจุบันคือ "พลาสติกใส + พลาสติกสีดำ", "พลาสติกใส + พลาสติกโปร่งใส" รวมกัน
เนื่องจากพลาสติกใสส่วนใหญ่มีการส่องผ่านสูงและการดูดกลืนแสงต่ำในช่วง 800 นาโนเมตร~1100 นาโนเมตร ด้วยเหตุนี้ Nuffield จึงได้เปิดตัวเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ขนาด 980 นาโนเมตร ซึ่งรวมระบบควบคุมที่มีความแม่นยำสูงไว้ในโครงสร้างขนาดกะทัดรัดและใช้งานง่าย ใช้เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์ขั้นสูงเพื่อส่งสัญญาณเลเซอร์อินฟราเรดใกล้ที่มีความยาวคลื่นตรงกลาง 980 นาโนเมตร พลังงานเลเซอร์ที่ความยาวคลื่นนี้จะทะลุพื้นผิวพลาสติกโปร่งใสหรือกึ่งโปร่งใส จากนั้นชั้นล่างจะดูดซับไว้และแปลงเป็นความร้อน ซึ่งสามารถใช้เพื่อดำเนินการเชื่อมพลาสติกที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพ เลเซอร์มีประสิทธิภาพในการแปลงแสงด้วยไฟฟ้าสูง ให้เอาต์พุตเลเซอร์ที่ต่อเนื่อง และสามารถเลือกระดับพลังงานได้ตามความต้องการของกระบวนการเชื่อม ตั้งแต่กำลังไม่กี่วัตต์จนถึงหลายร้อยวัตต์ ทำให้สามารถนำเข้า คำนึงถึงการเชื่อมชิ้นส่วนพลาสติกความเร็วสูงในพื้นที่ขนาดใหญ่
การใช้งานจริงของการเชื่อมพลาสติกด้วยเลเซอร์ไม่เพียงแต่รวมถึงตัวเลเซอร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงหัวเชื่อมและฟิกซ์เจอร์การเชื่อมด้วย การใช้การเชื่อมพลาสติกด้วยเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ 980nm สองส่วนแรกที่จะเชื่อมด้วยความช่วยเหลือของฟิกซ์เจอร์ที่ประกอบเข้าด้วยกัน หลักการพื้นฐานของการเชื่อมคือเอาต์พุตหัวเชื่อมของลำแสงเลเซอร์ผ่านชั้นบนของพลาสติกโปร่งใส ภายใต้การควบคุม ของโปรแกรมที่ฉายไปยังชั้นล่างของชิ้นส่วนพลาสติกที่ต้องการเชื่อมอย่างแม่นยำ ชั้นล่างของพลาสติกในการดูดซับการโฟกัสระดับสูงของพลังงานเลเซอร์หลังจากการหลอมเหลวและทำให้ชั้นบนและล่างของชิ้นส่วนพลาสติกสองชั้นของพื้นผิวสัมผัสของการแลกเปลี่ยนความร้อนละลายจนหมดและรวมเข้าด้วยกัน ด้วยความช่วยเหลือจากภายนอกจำนวนหนึ่ง หลังจากเย็นลงเพื่อสร้างรอยเชื่อมแล้ว จะทำการเชื่อมขั้นสุดท้ายให้เสร็จสิ้น
การเชื่อมชิ้นส่วนโครงสร้างพลาสติกของแผงวงจร
ในเวลาเดียวกัน ด้วยความช่วยเหลือของระบบควบคุมพิเศษ ทำให้สามารถควบคุมความร้อนได้อย่างแม่นยำและความร้อนเฉพาะจุดในกระบวนการเชื่อมแบบส่งผ่าน คุณภาพการเชื่อมที่สม่ำเสมอ หลีกเลี่ยงผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ต่อวัสดุโดยรอบ และใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการเชื่อมพลาสติกที่มีความแม่นยำ ชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ และอื่นๆ
การทดสอบการเชื่อมพลาสติก PC + ABS
ในทางปฏิบัติ เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของการเชื่อมและความลึกของการหลอมที่เพียงพอ จำเป็นต้องพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วในการเชื่อมและกำลังเลเซอร์เพื่อค้นหาหน้าต่างกระบวนการที่เหมาะสมที่สุด
เพื่อเชื่อม PC, พลาสติก ABS สำหรับการทดสอบ, ชิ้นส่วนพลาสติกสองชิ้นแรกที่วางอยู่ในพาหะที่ซ้อนกัน และใช้ฟิกซ์เจอร์เพื่อใช้แคลมป์แรงดัน
ปรับกำลังเอาต์พุตเลเซอร์เป็น 300W ความเร็วในการเชื่อมตั้งไว้ที่ 20 มม. / วินาที (สูงสุด 10, 000 มม. / วินาที) ความสำเร็จในการเชื่อมพลาสติกสองชั้น ความสม่ำเสมอของการเชื่อมฟิวชั่น ความกว้างของการเชื่อมปานกลาง การปิดผนึกคือ ดีและมีความแข็งแรงของการทดสอบแรงดึงให้ตรงตามความต้องการ
กำลังขับเลเซอร์เพื่อรักษา 300W ไม่เปลี่ยนแปลง เมื่อความเร็วในการเชื่อมถูกปรับเป็น 10 มม. / วินาที ความสำเร็จในการเชื่อมพลาสติกสองชั้น ความสม่ำเสมอของการเชื่อมฟิวชั่น ความกว้างของตะเข็บเชื่อม การปิดผนึกที่ดี แต่เนื่องจากสระหลอมเหลวมีอุณหภูมิสูงซึ่งอาจส่งผลให้วัสดุสลายตัวบางส่วนส่งผลให้ความแข็งแรงของการเชื่อมลดลง
เมื่อปรับกำลังเป็น 200W และตั้งค่าความเร็วในการเชื่อมเป็น 20 มม./วินาที ความกว้างของการเชื่อมอยู่ในระดับปานกลาง ฟิวชั่นดี การปิดผนึกดี และความต้านทานแรงดึงต่ำกว่าการเชื่อมที่กำลังไฟสูง .
ข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์
การเชื่อมด้วยเลเซอร์นั้นคล้ายคลึงกับกระบวนการเชื่อมฟิวชั่น แต่ข้อดีของการเชื่อมแบบแรกนั้นชัดเจนกว่า:
ประการแรก ความแม่นยำสูง จุดเล็ก ๆ ของเลเซอร์และความสม่ำเสมอสูง สามารถจัดตำแหน่งชิ้นส่วนการเชื่อมที่มีนาทีมากขึ้นได้อย่างแม่นยำ สามารถเปลี่ยนพลังงานเลเซอร์เป็นพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมได้อย่างรวดเร็ว เพื่อให้ได้การเชื่อมที่แม่นยำ และสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมได้อย่างมาก เมื่อใช้ร่วมกับหัวเชื่อมที่ออกแบบอย่างมืออาชีพ ช่วยให้มั่นใจว่าพลังงานเลเซอร์จะถูกดูดซับอย่างเต็มที่ในบริเวณการเชื่อม รับประกันความแข็งแรงของการเชื่อม
ประการที่สอง พื้นที่รับความร้อนขนาดเล็กสามารถหลีกเลี่ยงความเสียหายจากความร้อนต่อพื้นผิวพลาสติกในระหว่างกระบวนการเชื่อม ซึ่งรักษาความโปร่งใสและผิวสัมผัสของวัสดุ สิ่งนี้ทำให้ผลิตภัณฑ์หลังจากการเชื่อมแบบโปร่งแสงไม่เพียงแต่รักษาลักษณะที่ปรากฏดั้งเดิมเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความแข็งแกร่งของโครงสร้างอีกด้วย
ประการที่สาม จะช่วยแก้ไขข้อขัดแย้งระหว่างความเร็วในการเชื่อมและคุณภาพการเชื่อมในวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิม และสามารถทำการเชื่อมในพื้นที่ขนาดใหญ่ให้เสร็จสิ้นได้ในระยะเวลาอันสั้น ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมาก การเชื่อมที่แต่เดิมใช้เวลาหลายชั่วโมงสามารถเสร็จสิ้นได้อย่างง่ายดายในเวลาเพียงไม่กี่นาทีหรือสิบนาที ซึ่งช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายได้มาก
นอกจากนี้ การเชื่อมแบบไม่สัมผัสจะช่วยหลีกเลี่ยงความเค้นเชิงกลและการสั่นสะเทือนที่เกิดจากวิธีการเชื่อมต่อแบบดั้งเดิม ปกป้องความสมบูรณ์ของพื้นผิวพลาสติก และยังรับประกันความแม่นยำของตะเข็บเชื่อม ด้วยการเชื่อมต่อที่ใกล้ชิดและเชื่อถือได้มากขึ้นระหว่างวัสดุ และการซีลที่ดีเยี่ยมซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านการกันน้ำ กันฝุ่น และผลิตภัณฑ์มาตรฐานสูงอื่นๆ
เชื่อมชิ้นส่วนพลาสติกยานยนต์
สรุป
ในปัจจุบัน เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ 980 นาโนเมตรได้แสดงให้เห็นศักยภาพทางการตลาดที่แข็งแกร่งและมูลค่าการใช้งาน เป็นเครื่องมือเชื่อมพลาสติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเชื่อมพลาสติกในยานยนต์ นำมาเพื่อให้บรรลุผลการเชื่อมที่มีประสิทธิภาพและเสถียรภาพสูง ในการเชื่อมภายในสามารถใช้สำหรับแผงหน้าปัด, คอนโซลกลาง ฯลฯ การเชื่อม; ในการเชื่อมชิ้นส่วนภายนอกสามารถจับประตูโคมไฟ ฯลฯ ได้อย่างง่ายดาย การเชื่อม; ในการเชื่อมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ 980 นาโนเมตรก็มีความโดดเด่น สามารถใช้กับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากในการเชื่อมพลาสติก ปรับปรุงความแข็งแรงของการเชื่อมต่อและการปิดผนึกอย่างมีนัยสำคัญ เพื่อให้มั่นใจว่ามีเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือของแต่ละส่วนประกอบ ในอนาคต ด้วยการพัฒนาฟังก์ชันอย่างต่อเนื่อง ผลิตภัณฑ์ 980 นาโนเมตรจะนำไปสู่การใช้งานที่หลากหลายมากขึ้น
