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透明塑料的激光焊接

来源:本站 时间:2023-02-05 14:38:01 浏览:130

我们传统意义上的塑料激光焊接是指激光穿透焊接。上层塑料应该能够使激光穿透,下层工件应该能够吸收激光能量。因此,上层塑料部件一般然塑料,下层塑料一般为黑色塑料。

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塑料激光穿透焊接**的问题是焊接透明透明的材料,如医疗器械。PC与PC两者之间的焊接。由于上下塑料是激光穿透部件,缺乏激光吸收层,如果要使用塑料激光穿透焊接工艺,必须在焊缝缝上Clear Weld等吸光剂,借助吸光剂吸收激光能量融化焊缝进行焊接。

然而,由于激光吸收剂会产生额外的耗材成本,增加生产成本,这一过程很少被客户批量生产;另一方面,生产中的另一个喷涂过程会增加设备、耗材和制造风险。

近年来,新的塑料激光焊接技术解决了透明和透明塑料的焊接问题。这种透明塑料的激光焊接方法来自于塑料对不同波段激光的不同穿透和吸收特性。

上图显示了不同波长激光材料的穿透率。

用于传统塑料激光穿透焊接的激光波长一般为900-1000nm,可以看出,在这个波段,塑料对激光的穿透率很高,可以达到85-95%。T(穿透率) R(反射率) A(吸收率)=1.材料对激光的反射率可以忽略不计,所以在这个波段,塑料对激光的吸收率很低,不到5-10%。

如果观察激光波段2000-21000nm,我们发现PMMA和PC这一波段等透明材料的透光率只有5-20%,相应的激光吸收率会高达80%以上。这样,如果使用20000nm左右激光可以激光焊接透明塑料材料。但这将产生另一个问题,上下两种透明塑料都能吸收激光的功率,如何实现有效的焊接?

当激光击中塑料时,如果塑料表面具有很高的吸光效率,例如,材料是黑色的。或者在激光的焦点上,大部分激光能量会被材料表面吸收,然后熔化塑料进行焊接。如果材料远离激光焦点,当激光通过时,能量会被整个塑料吸收,塑料很热,但不足以熔化材料。

因此,我们选择2万种透明塑料激光焊接nm左右波段的激光保证PC、PMMA等透明塑料能吸收激光能量。我们还需要使用极短焦距的激光头将光束聚焦成光斑,其特点是光束直径远大于焦点。激光通过上层工件时,由于光束直径大,其能量密度不足以熔化上层工件。激光的焦点在焊缝处,因为焦点有足够的能量密度,所以塑料熔化焊接。