为什么合成材料要用激光焊接?

 

热塑性塑料和热塑性弹性体的激光焊接相对于如粘合或螺合这样的传统方法具有许多优点。

  • 该方法是非接触性的,因此,几乎没有磨损。
  • 输入的能量仅集中在焊接区域。
  • 它具有空气,天然气和水的密封性,不会产生明显的焊缝。
  • 基本不需前或后处理。
  • 三维几何结构的焊接是可能的。
  • 焊接闪光很小或没有
  • 高重复性
  • ...

 

但是,每种方法都有它的缺点。

  • 乍一看投资成本相对较高。
  • 材料要有不同的光学特性。
  • 对于复杂的和/或大部件,夹具可能是昂贵的。


 

 

 

如何进行”合成材料的激光透射焊接?

 

在大多数连接过程中能量在材料中的渗入起着主要作用。无论是通过热传导(例如,热元件焊接),通过对流(例如, 热气体焊接),通过摩擦(例如, 超声波或振动焊接),通过感应(例如,电磁焊接),或者是通过热辐射或光以及激光辐射等方法焊接都是这样。这其中激光透射焊接扮演着越来越重要的角色。这里,要求有一个激光透明的和一个吸收激光的材料。在焊接过程中,激光束透过激光透明的焊件照射到吸 收激光的工件上,它将激光能量转换成热能。这时吸收 激光的材料开始融化。通过接合压力和热传导,另一个 透激光的焊件也发生融化。二个熔融体结合在一起,冷却后形成焊缝。

 

 

 

这个加工过程可靠?

 

这个焊接过程可以用不同的方法来监测。

其中一个方法是:在加工过程中用热成像仪测量焊缝和材料表面的温度,如果测量值和要求值有误差,就要优化实际值,或将此产品做废品处理。

另一种方法是所谓的“设定距离法”。此法中工件的整个焊缝 设计的高一点,焊接时激光束融化这条埂,通过接合压力使 两个部件焊接在一起。这里工件高度的减少是可测量的。

 

 

 

什么样的合成材料能用激光焊接?

 

在合成材料的激光焊接中,这些材料应满足一些基本要求。除了必要的可再融性外,待焊接的聚合物应具有重叠的软化区域或熔化点,这样不会发生一个材料热解了而另一个尚未熔融。另一个先决条件是熔体的相容性,从而达到连接。另外必须指出,吸收激光的合成材料要能吸收激光的波长(例如,800纳米,940纳米,1064纳米)。

最简单的情况是相同材料进行焊接,比如ABSABS PPPP。如果不同的材料之间有很好的兼容,他们 也可组合在一起,例如ABS-PMMAPPTPEABSTPE..

 

 

 

添加剂或增强材料对焊接结果有影响吗?

 

着色剂(颜料或染料)对物体的光学特性有很大影响,因此也对合成材料的激光焊接产生显著影响。染料是可溶在合成材料基体中,因此,它们是以原子或分子方式存在的。然而,颜料有一个较容易吸收激光束的晶粒结构。当然在这里化学组成起着很大作用。彩色颜料的光学效果是基于它们对可见光特定波长范围的吸收能力。如果激光的波长和其可吸收的光波长相一致,该激光束就会被颜料吸收。

因为着色剂影响的通常预测很困难,所以要对每种使用进行单独测试。

 

  

玻璃纤维和玻璃球不吸收激光束。但是它们的衍射和反射效应使得激光束受到偏转,从而延长了激光束在合成材料中的行径,也就提高了材料对激光束的吸收。