塑料激光焊接的工艺要求.docx

《塑料激光焊接的工艺要求.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料激光焊接的工艺要求.docx（2页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、塑料激光焊接的工艺要求1.激光的波长在金属材料的激光焊接工艺中，一般采纳YAG或者C02激光作为光源，塑料焊接也不例外。随着半导体材料工业的快速进展，半导体激光作为光源也慢慢得到了应用。三者之中，由于易于获得较大功率，前两者在传统的材料加工工业中的使用较为普遍；而由于塑料激光焊接对光源功率大小要求不高，但对可控性和易操作性要求较高，因此半导体激光在塑料焊接中也很有用武之地。C02、Nd:YAG和半导体激光三种光源的波长、最大功率、最小聚焦直径等参数的典型值如下所列：（1）CO2激光：波长较长，为10.6微米，属远红外波段，一般状况下塑料材料对这一波长的汲取状况好。目前最大输出功率达50kW,转

2、化效率约10%,最小聚焦直径约0207mm焊接塑料时热作用区深度较深，适合于需要焊接较原的塑料材料。CO2激光不能用光纤传输，只能采用透镜反射镜组成的光学系统来构建刚性传输光路，从而影响激光头的操作性。（2） Nd:YAG激光：波长较短，为1.06微米，属近红外区波长，不易被塑料汲取。被大输出功率6kW,转化效率为3%,最小聚焦直径0.10.5mm Nd:YAG激光的特点是聚焦区域小，可以便利地通过光纤传输来构建光路，可将激光头装到机器人手臂上，实现焊接过程的数控和精密自动化；另方面可以较好地透过上层的待焊接材料，到达下层待焊接材料或者中间层而被汲取，从而实现焊接。（3）半导体激光：波长0.8

3、1.0微米，最大输出功率6kW,转化效率30%,最小聚焦直0.5mm。由于其输出输出功率较小，适用于焊接激光功率要求较低的场合，如小型塑料器件的精密焊接。半导体激光能量转化效率高，易于实现激光器的小型化和便携化。2 .塑料材料能够被激光焊接的塑料均属于热塑性塑料。理论上，全部热塑性塑料都能够被激光焊接。塑料激光焊接技术对被焊接塑料的要求为：在热作用区内的材料，要求对激光光波的汲取性好；不属于热作用区部分的材料，则要求对光波的透过性好，尤其在对两件薄塑料件进行叠焊时更是如此。一般向热作用区塑料中添加汲取剂可以达到目的。目前能够使用激光焊接的单种成分塑料包括:PMMA一一聚甲基丙烯酸甲脂（有机玻璃

4、），PC塑料，ABS塑料,LDPE一低密度聚乙烯塑料，HDPE一高密度聚乙烯塑料，PVC一聚氯乙稀塑料，Nylon 6尼龙6, Nylon 66尼龙66, PSPS树脂,。深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机，东莞激光打标机上述各种塑料制成的塑料件，如模制的塑料品、塑料板、薄膜、人造橡胶、纤维甚至纺织物都可以作为被焊接的对象。由于激光焊接具有传统焊接不具备的热作用区小、掌握精确简单的特点，因此上述各种单体材料之间也可以进行焊接。3 .汲取剂随后冷却自然实现塑料件的接合。让塑料溶化需要使塑料件汲取足够的激光能量。塑料自身能够以较高汲取率汲取激光能量自然最好，

5、但一般在不添加汲取剂的状况下，塑料对光波的汲取性不是很好，汲取效率很低，溶化效率不抱负。通常抱负的汲取剂是碳黑，碳黑能够将红外波长的激光能量基本全部汲取，从而大大提高塑料的热汲取效果，使得热作用区的材料溶化更快、效果更好。一些其他颜色的染料也能够起到相同的汲取光波的效果。英国焊接学会(TWL The Welding Institute)研制出了一种对可见光透亮的染料。用这种染料做汲取剂，可以得到透兜 的塑料焊缝。碳黑在汲取红外波段的激光光波的同时.,也汲取可见光波，这也是碳黑看起来为黑色的缘由，用碳黑作汲取剂会使激光焊接焊缝颜色变深，与母材颜色不同。TWI研制出的对可见光透亮的染料只汲取红外波

6、段的电磁波，不汲取可见光，因此看起来焊缝仍旧是透亮 的。许多状况下，塑料焊接要求成品美观、精致，因此相比碳黑，对可见光透亮的染料汲取剂特别受青睐。添加汲取剂的方法有3种：是直接向待焊接材料中渗入汲取剂，这样应当将渗过汲取剂的塑料件放在下面，而把没有渗汲取剂的塑料件放在上面，让激光光波通过；二是向塑料件待焊接的表面渗汲取剂，这样只有被渗透了汲取剂的一部分塑料将成为热作用区而被溶化；三是在两块待焊接塑料件的接触处喷涂上或者印刷上汲取剂。4 .其他参数与金属焊接不同，塑料激光焊接需要的激光功率并不是越大越好。焊接激光功率越大，塑料件上的热作用区就越大、越深，将导致材料过热、变形、甚至损坏。应当依据需

7、要溶化的深度来选择激光功率。塑料激光焊接的速度比较快，一般得到1mm厚焊缝的焊接速度可达20mmim而采纳高功率的CO2激光器焊接塑料薄膜，最高速度可以达到750mmino5 .软件激光焊接系统中，计算机软件的作用是对激光头的运动轨迹和速度、激光功率等一般性的工艺参数进行数字化掌握，以达到提高加工速度和精度、改善加工质量的目的，这些与传统的激光加工中的软件掌握并没有什么不同，但由于塑料激光焊接中汲取剂的特别作用，塑料激光焊接掌握系统和加工系统又有其自身的特色。英国TWI讨论所结合其ClearWeld塑料焊接工艺，设计开发了计算猜测汲取剂用量及用法的软件。依据不同材料的厚度、颜色、汲取比率等，结

8、合激光器的功率、光波透过率等参数，在焊接前用软件计算汲取剂的用量和添加方法，再依据猜测的用量添加汲取剂。供应应软件的输入数据包括：塑料材料特性：种类、厚度、颜色；焊接数据：焊接区域外形简单程度、宽度、焊接速度；激光器特性：功率、红外光透过率等。经过计算和筛选，软件给出的输出结果包括：汲取剂种类、用量及要求的添加方式的列表，焊接过程中激光光波在上层材料中的能量损失。软件的计算结果与实际焊接测量的结果很接近，图6为焊接后生成的热影响区(HAZ)大小的计算值和实际测量值的对比，所用塑料材料为PMMA。可见，软件计算结果与实测结果特别接近。由于塑料激光焊接的规律性较强，有较好的可猜测性，因此，采纳软件计算筛选方法猜测结果是特别有效和可行的。