塑料激光焊接的質量控制方案

激光塑料焊接是一項新興的技術，發展也越來越成熟，應用場景越來越多。針對不同的產品和客戶，質量要求可能不一樣。松盛光電來給大家介紹激光塑料焊接的質量控制，要注意哪些方面。

焊接前(Pre-Process)

從外采購或者自制的塑料件需要進行以下檢查：

尺寸公差

激光透色率

熔化特性

需要采用專用儀器檢查或者提交給專業的第三方進行檢查。大多數情況下，對新打樣的零件以及不同批次的零件進行抽檢。

焊接中(In-Process)

根據設備功能，可進行以下測量：

激光功率測量

激光模塊電流和電壓測量

溫度測量

焊接距離測量

根據測量結果是否反饋到焊接過程中，可分為開環控制系統和閉環控制系統。開環控制，數據可以查看和分析焊接質量。閉環控制，數據可以實時反饋控制焊接過程，例如只有達到設定的焊接深度后停止焊接。

焊接后(Post-Process)

焊接完成后，可在下一道工序進行檢測，以確保焊接質量。根據產品的功能要求，常見的測試如下：

壓力或真空密封性試驗

機械拉/壓力試驗

焊縫剖面的圖像分析

另外，破壞性測試應隨機和定期抽取，以驗證批量生產中的焊接強度。

焊接距離(塌陷位移)測量

在同步和準同步的激光焊接過程中，一圈焊縫同時是軟化的或者液態的，通過施加的夾緊力將部分熔膠擠出并實現連接。該過程中，上方零件向下移動，焊接距離/塌陷距離通常是0.1-0.4mm。

典型的激光焊接的塌陷位移曲線如上圖。首先會檢測到一個小小的上升，這是因為塑料的熱膨脹。一旦塑料充分的熔化，液體熔料會被擠壓出焊縫，焊縫下方的塑料會進一步熔化，焊接深度不斷加大。當激光關閉，塌陷不會立刻停止。焊縫處熔料會冷卻和凝固，這時會觀察到一個微小且滯后的位移。

塌陷位移可以彌補塑料件變形和裝配間隙，保證一周焊縫完整無間隙，提高強度和密封性。

非接觸式溫度測量

高溫計測量從表面發出的熱輻射。物體越熱，發出的熱輻射越多、波長越短。如果高溫計在標準溫度的輻射源上校準過，就可以得到準確的溫度值。

如果沒有校準，溫度測量值會偏低。

比較有趣的是，在100-400℃的溫度范圍內，塑料焊接熱輻射的紅外波長大約幾個微米。

由于在激光塑性焊接中，焊縫不是在上方零件表面，而是在兩零件之間，所以發出的熱輻射受到上方零件的影響。較長波長的紅外輻射被上方零件吸收，無法到達上零件表面。因此，只有短波長才能用于溫度測量。通常使用的溫度檢測元件是半導體光電二極管。

由于熱輻射部分被上方零件吸收，因此不能得到絕對溫度，只能得到一個相對溫度信號。該信號可以與同一零件的焊接OKAY件的信號進行比較。

如果想要獲得絕對溫度值，高溫計必須專門針對同樣類型塑料和同樣厚度的零件進行校準。在實際工作中，并不會做這樣的標定，只是對比分析相對溫度信號。