【摘要】
激光焊接塑料技術(shù)利用集束強輻射波來熔化塑料接頭區(qū)域，這些塑料常處于電磁光譜的紅外線區(qū)域。激光的類型和塑料的吸收特性決定了焊接的可能性。激光焊接也大大降低了產(chǎn)品的振動應(yīng)力和熱應(yīng)力。與其他連接方式相比，振動應(yīng)力和熱應(yīng)力較小，這意味著產(chǎn)品或設(shè)備內(nèi)部部件的老化速度較慢。這一特點為激光焊接應(yīng)用于電子傳感器等易損壞產(chǎn)品提供了機會。許多不同種類的材料可以用激光焊接在一起，激光焊接采用近紅外激光焊接。(NIR)，
激光焊接塑料技術(shù)利用集束強輻射波來熔化塑料接頭區(qū)域，這些塑料常處于電磁光譜的紅外線區(qū)域。激光的類型和塑料的吸收特性決定了焊接的可能性。
激光焊接也大大降低了產(chǎn)品的振動應(yīng)力和熱應(yīng)力。與其他連接方式相比，振動應(yīng)力和熱應(yīng)力較小，這意味著產(chǎn)品或設(shè)備內(nèi)部部件的老化速度較慢。這一特點為激光焊接應(yīng)用于電子傳感器等易損壞產(chǎn)品提供了機會。
許多不同種類的材料可以用激光焊接在一起，激光焊接采用近紅外激光焊接。(NIR)，波長在810到2000納米之間。首先，兩種產(chǎn)品在低壓下夾在一起，近紅外激光通過一種產(chǎn)品(近紅外激光透射)被另一種產(chǎn)品吸收(近紅外激光吸收)。吸收近紅外激光的產(chǎn)品將光線轉(zhuǎn)化為熱量，然后在產(chǎn)品的接觸面熔化。同時，熱量也傳遞到透射近紅外激光的產(chǎn)品表面，形成焊接區(qū)域。焊縫的強度可以超過原材料的強度。例如，激光焊接可以通過近紅外激光聚碳酸酯(PC)黑色聚對苯二甲酸丁二酯和30%玻璃纖維增強(PBT)連接在一起。其他焊接方法不能將兩種不同的聚合物連接在結(jié)構(gòu)、軟化點和增強材料上。激光焊接對于焊接形狀復(fù)雜(甚至是3D的)產(chǎn)品而言表現(xiàn)最出色，能夠焊接其他焊接方法難以達到的區(qū)域。
塑料激光焊接技術(shù)在各個領(lǐng)域的成熟應(yīng)用，如國防和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，有助于使其應(yīng)用于塑料連接。自20世紀(jì)90年代中期以來，二極管激光器和鋁石榴石激光器一直朝著有利于塑料連接的方向發(fā)展。這些激光器的功率明顯增加，在過去的五年里，它們的成本下降了90%左右。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)塑料可以有效地透射二極管激光器(810到940納米)和鋁石榴石激光器(1064納米)發(fā)射的激光器或接近其波長帶的激光器。(二氧化碳激光吸收容易燃燒)
激光器焊接無殘留物的優(yōu)點也使其更適合于下列產(chǎn)品。∶食品和藥品管理局(FDA)醫(yī)藥制品、汽車制品及其它電子傳感器的管制。
已經(jīng)證明，當(dāng)用于塑料焊接時，二極管激光器和鋁石榴石激光器具有良好的適應(yīng)性。例如，二極管激光器可以排列以產(chǎn)生復(fù)雜的線性焊縫。二極管激光發(fā)射器也可以組合堆積，以獲得特殊應(yīng)用所需的高焊接功率。
對于某些材料來說，激光焊接方法也存在一些局限性?！檬紫仁荘PS等高性能聚合物。、聚(PEEK)而LCP不適合激光焊接，因為這些材料對近紅外光的透射率很低。另外一個不足之處在于，若兩種材料皆添加炭黑填料，則由于二者均呈黑色，無法將它們焊接在一起。這是汽車外殼下設(shè)備和其他黑色設(shè)備激光焊接的障礙?，F(xiàn)在很多材料公司也推出了激光可焊接的黑色塑料，比如黑色PC、黑色PA66等。
同樣的道理，有兩種材料能夠透射近紅外激光(通常它們是透明的或白色的)，但它們并不適合用于激光焊接，因為它們對近紅外激光的吸收率極低。這對醫(yī)藥、包裝和消費品都是一個很大的缺點，因為這些產(chǎn)品需要透明度。
由于許多含礦物填充的化合物能夠吸收近紅外激光，所以通常不適合使用激光焊接。使用高填充率的玻璃纖維增強物能夠改變近紅外激光的透射率，進而降低焊接效率。然而，原材料供應(yīng)商在配方中使用的玻璃纖維含量通常不會超過該限度。
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