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塑料激光焊接机技术有哪些利弊问题分析?

文章出处:公司动态 责任编辑:东莞市雄冠激光设备有限公司 发表时间:2022-03-04
  ​塑料激光焊接机技术有哪些利弊问题分析?激光焊接技术是用通常存在于电磁光谱红外线区的集束强辐射波,熔化接头区的塑料。所用激光的类型和塑料的吸收特性决定可能焊接的程度。
塑料激光焊接机
激光焊接也极大地减小了制品的振动应力和热应力。比采用其它连接方式所产生的振动应力和热应力小,意味着制品或者装置的内部组件的老化速度更慢。这个特点为将激光焊接应用于易损坏的制品(如电子传感器)提供了一个机会。

很多种类不同的材料能够用激光焊接在一起,激光焊接使用近红外线激光(NIR),波长在810到1064纳米。首先,两种制品在低压力下被夹紧在一起,近红外线激光穿过一个制品(近红外线激光透射)然后被另外一个制品吸收(近红外线激光吸收)。

吸收近红外线激光的制品将光转化为热,然后在制品的接触面处熔化,同时热也传导到透射近红外线激光的制品的表面,形成一个焊接区。焊接缝的强度能够超过原始材料的强度。

举例说,激光焊接将能透过近红外线激光的聚碳酸酯(PC)和30%玻纤增强的黑色聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)连接在一起。其它的焊接方法不能将两种在结构、软化点和增强材料等方面如此不相同的聚合物连接起来。激光焊接最擅长于焊接具有复杂外形(甚至是三维的)的制品,能够焊接其它焊接方法不易达到的区域。

塑料激光焊接技术在各个领域,例如在国防和医学领域的成熟应用有助于使它应用于塑料连接方面。自90年代中期以来,二极管型和钇铝石榴石型激光器已经向着有利于塑料连接的方向发展。

这些激光器的功率显著增大,而它们的成本在过去五年内下降了大约90%。已经发现大多数塑料能有效透射二极管激光器(810到940纳米)和钇铝石榴石激光器(1064纳米)所发射的激光或者接近它们波长带的激光。(二氧化碳激光器发射的激光容易被塑料吸收,这将导致塑料燃烧的危险)。

激光焊接没有残渣的优点也使它比较适合应用于以下制品∶食品及药物管理局(FDA)管制的医药制品,汽车制品和其他的电子传感器。

已经证明,二极管激光器和钇铝石榴石激光器用于塑料焊接时,它们有良好的适应性。例如,可以将二极管激光排列起来以生成复杂的线状焊缝。还可以将二极管激光发射器组合堆积起来,以获得特殊应用所需要的高焊接功率。

激光焊接方式对一些材料而言也存在著部分局限∶一是高性能聚合物,如PPS、聚(PEEK)和LCP,由于这些材料对近红外光的透射率很低,因而不适合激光焊接方式;另一个不足之处是当两种材料中都填充炭黑时,由于两种材料都是黑色,它们是不能被焊接在一起的。这对于汽车外壳下的设备和其他黑色的装置采用激光焊接来说是一个障碍。现在很多材料公司也推出了激光可焊接的黑色塑料,比如,激光可焊记得黑色PC,黑色PA66等等。

同样,两种对近红外线激光都透射的材料(通常是透明的或者白色的)由于对近红外光的吸收很少,所以也不能用激光焊接起来。这对于医药,包装和消费产品来说是一个很大的缺点,因为这些产品都要求透明。

最后,由于许多矿物填充的化合物能够吸收近红外线激光,所以通常不适合用激光焊接。高填充的玻纤增强物能够改变近红外线激光的透射率,降低焊接效率,不过原料供应商的配方中的玻纤含量通常不会超过这个限度。

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