透明塑料材料的激光焊接

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1、透明塑料材料的激光焊接在許多工業(yè)應用中,熱塑性元件的激光焊接已經(jīng)成為一項標準的加工方式。當使用二極管激光器、Nd:YAG激光器或光纖激光器時,標準的操作是在重合處進行投射式激光焊接。聚焦激光輻射穿透上層透明的塑料,被下層材料吸收,吸收的輻射能在表面轉(zhuǎn)化成熱能,由于熱能的傳導,就在上層形成接點。?原色或者有色的塑料在近紅外波段的吸收較低。炭黑是一種樹脂添加劑,它可以在很廣的波段(從可見到紅外)有效提高塑料對激光的吸收率。然而,如果使用了炭黑,塑料就只能做成深色,無法做成透明的塑料元件。?由英國劍橋焊接研究所(TWI)開發(fā)的

2、Clearweld工藝使得透明或者有色塑料能夠有效地吸收近紅外光。它采用了特殊的近紅外吸收材料作為元件表面的涂層,或者作為添加劑摻入下層的樹脂中。這些材料在可見光范圍內(nèi)的吸收較小,在近紅外區(qū)(800-1100nm)的吸收較大。目前,在最大的吸收波長附近,具有各種不同的窄吸收帶寬的吸收材料,它們可以被用來調(diào)整塑料的光學特性,以便適應各種常見的近紅外激光器。除了取決于所使用的激光波長,最佳的吸收材料還取決于具體應用上的要求,比如加工參數(shù)、材料特性和目標元件所需的顏色。?Clearweld涂層工藝?帶有吸收范圍在940-110

3、0nm吸收劑的涂層為低粘性、基于溶劑的液體物質(zhì),被應用于各種配料系統(tǒng)中。典型的溶劑是乙醇和丙酮。涂層的用量以納升/平方毫米(nL/mm2)為單位。溶劑可作為載體,揮發(fā)得很快,從而在塑料表面形成一層吸收材料薄膜。通常,干燥時間在1至7秒。也可以使用輔助干燥的方法,例如使用紅外線燈對零件的預加熱或者后加熱,令溶劑的揮發(fā)更為迅速。涂層過程可以與焊接過程分開進行。?當涂層應用到材料表面時,一個均勻的吸收劑薄層就沉積在材料的表面。在激光輻射以前,干燥后的涂層在可見波段有些許顏色。進行焊接時,激光輻射被涂層吸收,同時被轉(zhuǎn)化成熱能。由

4、于熱傳導,臨近于涂層的表面材料被加熱而熔化,固化后就形成了焊點。在加熱的過程中,吸收劑分解,涂層就完全失去了可見波段的顏色(見圖1)。?添加劑?吸收劑還可被于許多熱塑材料中,它作為添加劑被加入下層的塑料中以協(xié)助激光焊接過程。這個過程類似于在材料中添加炭黑,不過,這里的顏色更為多樣,可被用于透明/不透明的塑料零件中。?根據(jù)應用上的不同要求,技術人員可以利用Clearweld吸收劑工藝來調(diào)節(jié)材料熔化的深度。這是通過改變樹脂中吸模具設計師工作職責五金模具是什么http://www.qxugpx.com/zyzs/396.htm

5、l平面設計和產(chǎn)品設計一樣嗎?學平面設計要從哪兒下手啊http://www.qxcdr.com/zyzs/393.html機械CAD證考試要多少錢?CAD考試有哪些級別http://www.qxcad.com/cadjc/885.html平面設計液晶顯示器用哪種好?平面設計電腦配置http://www.qxsnsj.com/pmsj/272.htmlwww.qingxinedu.cn鄭州網(wǎng)頁設計培訓收劑的濃度來實現(xiàn)的。吸收劑濃度與光學穿透深度直接相關,提高濃度就使得穿透深度降低,從而也減小了熔化的深度。?如果需要一個很大的

6、熔池來修正縫隙和幾何偏差,并且不希望多聚物塑料被熱降解,那么吸收劑的濃度可以設得低一些。如果所需的熔池的尺寸較小,比如,在微型流體設備的應用中,那么吸收劑的濃度可以高一些。?包含Clearweld添加劑的特定混合樹脂被設計并用于800-1100nm波段的激光焊接中。這些樹脂是以注模或者擠壓模的形式制成,在混合過程中,它們的顏色可以通過著色劑進行配色,以獲得一個特定的配方來實現(xiàn)特定的應用要求。該配方需要考慮許多方面的參數(shù),包括多聚物的兼容性、顏色要求,以及焊接激光的波長。?圖2是激光焊接的黃色和橙色的透明塑料樣品。通過成功

7、的進行配色,透光的上層和吸收性的下層可能看起來一模一樣,同時焊接過程也得到了優(yōu)化。但是,有時顏色的要求可能決定了所需的激光波長以及其他參數(shù)??珊附拥臉渲约斑@些添加劑可以一同進行混合擠壓成模、模內(nèi)注塑,或者擠壓成薄膜,被沖切后,該薄膜可以被用于激光焊接中的中間過渡層。焊接儲油器?圖3為激光焊接的儲油器,它是由透明無色的PMMA塑料制成的。該零件是在Barkston塑料工業(yè)公司的半自動化生產(chǎn)線上制成的。在使用激光焊接以前,該產(chǎn)品是通過粘合劑連接起來的,其中的各部件是通過復雜的機械切割、額外的修正和表面的拋光等加工過程來實現(xiàn)

8、的。頂部和底部的扁平蓋子與中間的柱子是通過940nm二極管激光器焊接而成的。在焊接以前,Clearweld涂層被加在柱子的邊緣。干燥后,元件被組裝、夾緊并置于激光焊接臺上。焊接過程是通過一個圓形的焊接線路來實現(xiàn)的,聚焦的激光光束從頂部穿過蓋子射到柱子的邊緣。在整個過程中,在柱子上部邊緣的涂層被降解,使得底部蓋子處、柱

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