熱塑性材料使用激光焊接技術(shù)的要求有哪些

熱塑性塑料是可以熔化的塑料。因此它們是可以用來(lái)激光焊接的。下面對(duì)兩種熱塑性塑料及兩種材料的可焊性原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

熱塑性塑料可分為非晶態(tài)和半晶態(tài)熱塑性塑料。無(wú)定形熱塑性塑料是透明的，因?yàn)樗鼈儧]有可見的添加劑。而半晶型熱塑性塑料則肉眼看不透明或呈乳白色。原則上，同樣的熱塑性塑料可以用激光焊接在一起。但是，必須考慮到熱塑性塑料的光學(xué)特性。

表中列出了可激光焊接的材料組合。除了這些組合外，還可以用改性的混合物來(lái)擴(kuò)大光譜。

光學(xué)特性

塑料的光學(xué)特性影響著激光焊接的焊接效果。一方面，激光焊接需要-個(gè)透明的焊接伙伴。在沒有添加劑的情況下，每種熱塑性塑料對(duì)激光輻射都是透明的。但有無(wú)定形和半結(jié)晶熱塑性塑料之分。對(duì)于非晶態(tài)熱塑性塑料，即使是較厚的材料，輻射也能幾乎完美地傳輸。而對(duì)于半結(jié)晶的熱塑性塑料,輻射則在結(jié)晶處發(fā)生折射和反射。這就導(dǎo)致了輻射散射，而輻射散射主要取決于結(jié)晶的程度和被輻射通過(guò)的材料的厚度。

下圖為透明聚丙烯(PP)的光譜分析。波長(zhǎng)范圍在800-1100nm之間的塑料甚至可見光范圍(400-700nm)更透明。

光學(xué)穿透深度

光學(xué)穿透深度是對(duì)吸收性加入物的特性的測(cè)量。它顯示了在產(chǎn)生熱量之前輻射穿透塑料表面的深度。理想情況下，光學(xué)穿透深度在μm范圍內(nèi)，見上圖。如果吸收不夠,更容易出現(xiàn)體積吸收。這樣可以加熱整個(gè)材料的厚度，見中案。第三種情況是描述表面反射太大。在這種情況下，輻射根本無(wú)法穿透表面。因此，后兩種情況對(duì)這個(gè)過(guò)程相當(dāng)不利。

焊接過(guò)程中產(chǎn)生的熱量會(huì)形成-個(gè)熱影響區(qū)，在顯微鏡下可以通過(guò)顯微鏡切片或顯微切片看到。焊縫的設(shè)計(jì)可以非常簡(jiǎn)單的處理。說(shuō)白了，焊接區(qū)的部件需要有物理接觸。但也不是那么簡(jiǎn)單。元件應(yīng)設(shè)計(jì)為激光使用。