【摘要】
激光焊接塑料技術(shù)利用集束強輻射波來(lái)熔化塑料接頭區域,這些塑料常處于電磁光譜的紅外線(xiàn)區域。激光的類(lèi)型和塑料的吸收特性決定了焊接的可能性。激光焊接也大大降低了產(chǎn)品的振動(dòng)應力和熱應力。與其他連接方式相比,振動(dòng)應力和熱應力較小,這意味著(zhù)產(chǎn)品或設備內部部件的老化速度較慢。這一特點(diǎn)為激光焊接應用于電子傳感器等易損壞產(chǎn)品提供了機會(huì )。許多不同種類(lèi)的材料可以用激光焊接在一起,激光焊接采用近紅外激光焊接。(NIR),
激光焊接塑料技術(shù)利用集束強輻射波來(lái)熔化塑料接頭區域,這些塑料常處于電磁光譜的紅外線(xiàn)區域。激光的類(lèi)型和塑料的吸收特性決定了焊接的可能性。
激光焊接也大大降低了產(chǎn)品的振動(dòng)應力和熱應力。與其他連接方式相比,振動(dòng)應力和熱應力較小,這意味著(zhù)產(chǎn)品或設備內部部件的老化速度較慢。這一特點(diǎn)為激光焊接應用于電子傳感器等易損壞產(chǎn)品提供了機會(huì )。
許多不同種類(lèi)的材料可以用激光焊接在一起,激光焊接采用近紅外激光焊接。(NIR),波長(cháng)在810到2000納米之間。首先,兩種產(chǎn)品在低壓下夾在一起,近紅外激光通過(guò)一種產(chǎn)品(近紅外激光透射)被另一種產(chǎn)品吸收(近紅外激光吸收)。吸收近紅外激光的產(chǎn)品將光線(xiàn)轉化為熱量,然后在產(chǎn)品的接觸面熔化。同時(shí),熱量也傳遞到透射近紅外激光的產(chǎn)品表面,形成焊接區域。焊縫的強度可以超過(guò)原材料的強度。例如,激光焊接可以通過(guò)近紅外激光聚碳酸酯(PC)黑色聚對苯二甲酸丁二酯和30%玻璃纖維增強(PBT)連接在一起。其他焊接方法不能將兩種不同的聚合物連接在結構、軟化點(diǎn)和增強材料上。激光焊接對于焊接形狀復雜(甚至是3D的)產(chǎn)品而言表現最出色,能夠焊接其他焊接方法難以達到的區域。
塑料激光焊接技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的成熟應用,如國防和醫學(xué)領(lǐng)域,有助于使其應用于塑料連接。自20世紀90年代中期以來(lái),二極管激光器和鋁石榴石激光器一直朝著(zhù)有利于塑料連接的方向發(fā)展。這些激光器的功率明顯增加,在過(guò)去的五年里,它們的成本下降了90%左右。已經(jīng)發(fā)現,大多數塑料可以有效地透射二極管激光器(810到940納米)和鋁石榴石激光器(1064納米)發(fā)射的激光器或接近其波長(cháng)帶的激光器。(二氧化碳激光吸收容易燃燒)
激光器焊接無(wú)殘留物的優(yōu)點(diǎn)也使其更適合于下列產(chǎn)品?!檬称泛退幤饭芾砭?FDA)醫藥制品、汽車(chē)制品及其它電子傳感器的管制。
已經(jīng)證明,當用于塑料焊接時(shí),二極管激光器和鋁石榴石激光器具有良好的適應性。例如,二極管激光器可以排列以產(chǎn)生復雜的線(xiàn)性焊縫。二極管激光發(fā)射器也可以組合堆積,以獲得特殊應用所需的高焊接功率。
對于某些材料來(lái)說(shuō),激光焊接方法也存在一些局限性?!檬紫仁荘PS等高性能聚合物。、聚(PEEK)而LCP不適合激光焊接,因為這些材料對近紅外光的透射率很低。另外一個(gè)不足之處在于,若兩種材料皆添加炭黑填料,則由于二者均呈黑色,無(wú)法將它們焊接在一起。這是汽車(chē)外殼下設備和其他黑色設備激光焊接的障礙?,F在很多材料公司也推出了激光可焊接的黑色塑料,比如黑色PC、黑色PA66等。
同樣的道理,有兩種材料能夠透射近紅外激光(通常它們是透明的或白色的),但它們并不適合用于激光焊接,因為它們對近紅外激光的吸收率極低。這對醫藥、包裝和消費品都是一個(gè)很大的缺點(diǎn),因為這些產(chǎn)品需要透明度。
由于許多含礦物填充的化合物能夠吸收近紅外激光,所以通常不適合使用激光焊接。使用高填充率的玻璃纖維增強物能夠改變近紅外激光的透射率,進(jìn)而降低焊接效率。然而,原材料供應商在配方中使用的玻璃纖維含量通常不會(huì )超過(guò)該限度。
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