Miért hegesztenek műanyagokat lézerrel?

 

A hőrelágyuló műanyagok és elasztomerek lézeres hegesztése számos előnyt rejt magában a klasszikus eljárásokkal,mint a ragasztás, csavarozás –szemben.

  • Az eljárás érintésmentes ,így tulajdonképpen kopásmente.
  • Az energiabevitel lokális,tehát csak a hegesztendő elemeken történik.
  • Levegő-, gáz-, vízmentes,szigetelő és nem látható varratok keletkeznek.
  • Általában nem szükséges elő-,és utómegmunkálás
  • Háromdimenziós varratgeometriák is lehetségesek.
  • Az ömledékfelesleg csekély vagy egyáltalán nem keletkezik.

Jó reprodukálhatóság

  • ...

Minden eljárásnak vannak azonban hátránya is:

  • A beruházási költségek első ránézésre magasak
  • Különböző optikai tulajdonságú alapanyagokra van szükség
  • Komplex ill. nagyobb alkatrészek esetén nagy ráfordítást jelenthet a

rögzítőeszköz kivitelezése

 

 

Hogyan működik a műanyagok lézeres hegesztése?

 

A legtöbb összeillesztési eljárás esetében az energiának az anyagba történő bevitele játszik nagy szerepet.Hogy hővezetés ( forró elemes hegesztés), konvekció (forrógázos hegesztés), surlódés (ultrahangos vagy vibrációs hegesztés) ,indukció (elektromágneses hegesztés),hősugárzás vagy fény-, ill. lézersugárzás.A lézeres átsugárzásos hegesztés egyre fontosabb szerepet játszik.

 

 

Ez esetben egy lézertranszparens és egy lézer-elnyelő anyagra van szükség.A hegesztési folyamatban a lézersugár a lézertranszparens munkadarabra esik.Ezt átsugározza és a lézert elnyelő darabban az energia hővé alakul át.Az elnyelő műanyag plasztikus halmazállapotúvá alakul át. Az összenyomás és a hőenergia révén a lézeráteresztő munkadarab is meglágyul.A két ömledék ilyen módon összeolvad és lehülés után kialakul a hegesztési varrat.

 

 

 

 

Biztonságos-e a folyamat?

 

A hegesztési folyamatot különféle eljárásokkal lehet felügyelni.

 

Lehetséges,hogy a varratban keletkező ill. a műanyag gfelületére jutó hőt a folyamat során hőkamerával mérni. Amennyiben a mért értékek eltérnek a beállítottaktól,úgy a tényleges értékeket optimalizálni, ill.az elkészült darabokat selejtté minősíteni lehetséges.

 

Egy további megoldás a „Setzweg“.Ez esetben a teljes hegesztővarratot ,mint kiemelkedést tervezik meg.A lézersugár felolvasztja ezt a stéget és az összeillesztési nyomás révén egymás felé mozgatják a hegesztendő elemeket.Így a darabok magasságának mérhető csökkenése hozható létre.

 

 

 

Mely műanyagok hegeszthetőek lézersugárzással?

 

A műanyagok lézerrel való hegesztése esetében az anyagoknak bizonyos feltételeknek kell megfelelniük.Az újraolvaszthatóság mellett a hegesztendő polimerek lágyulási tartománya ill. olvadáspontja átfedésben kell legyen nahohy egy az egyik anyag máris termikus károsodást szenved,amíg a másik még el sem éri az ömledék-folyós állapotot. Egy másik feltétel a két ömledék kompatibilitása,hogy egy kapcsolat egyáltalán létrejöhessen.Ezen túl az elnyelő oldal képes kell legyen a lézer hullámhosszát (pl. 800 nm, 940 nm, 1064 nm) elnyelni.

A legkönnyebben azonos alapanyagok hegeszthetőel lézerrel egymással,
pl. ABS-ABS vagy PP-PP. Amennyiben az anyagok „elviselik egymást“ különféle párosítások lehetségesek (pl. ABS-TPE)

 

 

 

Befolyásolják az adalékok vagy erősítőanyagok a hegesztés eredményét?

 

Színezőanyagok (Pigmentek vagy színezékek) lényeges hatást gyakorolnak az optikai és így a lézerrel való hegeszthetőségi tulajdonságokra. A színezékek oldhatóak a műanyagban,ilyen módon atomi vagy molekuláris formában vannak jelen.A pigmentek ezzel szemben szemcseformában vannak jelen ,melyekben a lézersugár könnyebben elnyelődik. Ez esetben azonban sokat számit a vegyi összetétel. A pigmentek színező hatása azon alapszik,hogy a fény bizonyos hullámhossz-tartományait,hogyan abszorbálják.Amennyiben a lézer hullámhossza és ez a szelektív fényelnyelés egybeesnek az esetben a pigment képes elnyelni a lézersugarat.

Alkalmazás előtt minden esetben vizsgálatot kell végezni mert a szinezékek kihatására általános előrejelzést nem lehet tenni.

 

 

  

 

Üvegszálak, és-golyók nem nyelik el a lézersugarakat.A hajlító és visszaverő hatás miatt azonban a lézersugár útja az anyagban meghosszabodik,így az abban történő elnyelődés erősebb lesz.