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激光成为塑料焊接的未来:光源和材料选择

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-26 0:09:57 * 浏览: 1
目前,塑料焊接的方法很多,包括超声波焊接,热板焊接,振动摩擦焊接和激光焊接。激光焊接作为一种非接触焊接技术,与其他焊接方法相比,具有非接触,气密,漏水,快速高效,精度高,焊缝美观,产品外观无限制,易于控制,强度高等优点。适应性。将来将成为焊接的趋势。图1激光焊接示意图激光焊接的原理是将两种塑料在低压下夹紧在一起,并且激光产生的光束通过由镜子,透镜或光纤组成的光路系统聚焦在两种聚合物产品上,其中一种聚合物产物可透射近红外激光,而另一种聚合物产物吸收激光。吸收激光能量的产品将光能转换为热能,在塑料的接触表面处熔化,并且热量也传递到透射的近红外光中。光制品的表面形成熔化区。在夹紧力的作用下,熔化区域发生分子间混合,冷却后形成焊缝。 I.激光焊接的光源在激光焊接过程中,通常使用YAG或CO2激光作为光源。随着半导体材料工业的迅速发展,半导体激光器已逐渐被用作光源。各种光源的焊接特性如表1所示:表1各种光源的激光焊接特性二,激光焊接材料汽车目前使用YAG激光器作为激光焊接的光源,特别是在汽车灯焊接应用中。该激光的波长属于近红外区域。通常,该区域中的塑料不具有良好的吸收性,吸收效率低和熔融性差。需要将近红外光吸收剂添加到塑料中,以为材料提供激光吸收。通常,理想的吸收剂是炭黑。炭黑基本上可以吸收所有红外波长的激光能量,从而大大提高了塑料的吸热效果,并使热活性区中的材料熔化得更快更好。但是,炭黑的使用会限制材料的颜色并影响其使用。炭黑吸收可见光波,同时吸收红外波段的激光波。这就是为什么炭黑看起来很黑。使用炭黑作为吸收剂会使激光焊缝的颜色变深,这与母材的颜色不同。焊接学院(TWI,焊接学院)开发了一种对可见光透明的染料。用这种染料作为吸收剂,可以获得透明的塑料焊缝。这种染料仅吸收红外波段的电磁波,不吸收可见光,因此焊缝看起来仍然是透明的。除染料外,还可以通过表面等离振子共振吸收效应添加复合纳米材料,例如金和氧化钨,从而实现近红外光的吸收。激光焊接作为一种非接触,快速,美观的焊接方法,将成为未来塑料焊接的发展趋势。因此,国内外的一些材料制造商已经开始开发适用于激光焊接的材料。 Sabic在专利CN101868495A中提到了通过添加近红外光吸收剂来开发适用于激光焊接的热塑性材料的技术。 Kumho Riri与一家激光焊接公司合作开发了适用于激光焊接的PC / ABS材料。通过添加特殊的激光吸收剂,材料的颜色不仅限于黑色,可以制备各种适用于激光焊接的PC / ABS材料。吸收红外线的效率高,易焊接,PMMA的焊接强度高,焊缝美观,适用于灯焊等汽车领域。随着激光光源的发展和激光焊接特殊材料的发展,激光焊接将成为未来塑料焊接的趋势,并在汽车领域得到更多的应用。