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塑料激光焊接你了解多少?

發(fā)布時(shí)間:2017-08-19 來源: 環(huán)球塑化網(wǎng) 專題: 塑料機(jī)械 打印

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   塑料激光焊接

  ●塑料激光焊接原理

  最常用的激光焊接形式被稱為激光透射焊接,首先將兩個(gè)待焊接塑料零部件加壓力夾在一起,然后將一束短波紅外區(qū)的激光定向到待粘結(jié)的部位。

  激光束通過上層透光材料,然后被下層材料吸收,激光能量被吸收后轉(zhuǎn)換為熱能,由于兩層材料被壓在一起。熱能從吸收層傳導(dǎo)到透光層上,使得兩層材料熔化并結(jié)合。

  同時(shí)由于材料本身的熱膨脹擴(kuò)張產(chǎn)生內(nèi)部壓力。內(nèi)部壓力與外部壓力共同作用確保了兩部分的堅(jiān)固焊接。圖1、圖2直觀地說明了塑料激光焊接的原理與過程。

  ●塑料激光焊接的工藝

  (1)激光的波長

  塑料焊接過程中常用的是二極管激光器或半導(dǎo)體激光器。光束處于近紅外區(qū)域,并且光束波長在400~1,100μm,可以通過光纖傳輸,在這個(gè)范圍內(nèi)的激光束可以被大多數(shù)的塑料所吸收。二極管激光焊接系統(tǒng)緊湊,并且激光器還可以達(dá)到更高級(jí)別的功率。激光的波長可以根據(jù)特殊要求來設(shè)計(jì)。半導(dǎo)體激光器的波長一般是808~980μm。半導(dǎo)體激光器投資成本小,體積小,效率高。

  (2)塑料材料

  熱塑性塑料包含無定形塑料和半晶性塑料。能夠被激光焊接的塑料均屬于熱塑性塑料。理論上,所有熱塑性塑料都能夠被激光焊接。塑料激光焊接技術(shù)對(duì)被焊接塑料的要求為:在熱作用區(qū)內(nèi)的材料,要求對(duì)激光光波的吸收性好;不屬于熱作用區(qū)部分的材料,則要求對(duì)光波的透過性好,尤其在對(duì)兩件薄塑料件進(jìn)行疊焊時(shí)更是如此。一般向熱作用區(qū)塑料中添加吸收劑可以達(dá)到目的。

  (3)吸收劑

  吸收劑的應(yīng)用是塑料激光焊接工藝中非常重要的工藝。塑料激光焊接的本質(zhì)是將熱作用區(qū)的待焊接塑料融化,隨后冷卻自然實(shí)現(xiàn)塑料件的接合。讓塑料融化需要使塑料件吸收足夠的激光能量。

  通常理想的吸收劑是碳黑,碳黑能夠?qū)⒓t外波長的激光能量基本全部吸收,從而大大提高塑料的熱吸收效果,使得熱作用區(qū)的材料融化得更快、效果更好。一些其他顏色的染料,也能夠起到相同的吸收光波的效果。

  添加吸收劑的方法有3種:一是直接向待焊接材料中滲入吸收劑,這樣應(yīng)該將滲過吸收劑的塑料件放在下面,而把沒有滲吸收劑的塑料件放在上面,讓激光光波通過;二是向塑料件待焊接的表面滲吸收劑,這樣只有被滲透了吸收劑的一部分塑料將成為熱作用區(qū)而被融化;三是在兩塊待焊接塑料件的接觸處噴涂上或者印刷上吸收劑。

  (4)其他參數(shù)

  與金屬焊接不同,塑料激光焊接需要的激光功率并不是越大越好。

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