塑料激光焊接之激光源選擇
在激光焊接過程中，選擇合適的激光源至關重要，主要取決于波長和功率/功率密度。目標是在透射層獲得高透射率、在吸收層或界面產(chǎn)生強吸收，確保高效且可控的熔融。
激光源選擇的關鍵因素
塑料的光學特性：
了解不同塑料在激光波長下的透射率和吸收率至關重要。透射層要具有高透射率，吸收層或界面要有高吸收。
焊接工藝要求：
焊接速度：高功率激光器適合高速焊接。
焊接精度：要求精細焊縫時，選擇光束質量好的激光器。
焊接深度：厚材料或深層熔融時需要更高功率和更長波長的激光。
成本
綜合考慮設備、運行和維護成本，半導體激光器通常成本最低。
材料顏色和添加劑：
顏色和添加劑會影響光學特性。
主流與成熟度：
940nm半導體激光器是目前最廣泛使用的激光類型，光纖激光器在高要求應用中也日益增長。
常見激光類型
半導體激光器：廣泛應用，體積小，效率高，適合透射焊接，常用于工程塑料。
光纖激光器：功率高，穩(wěn)定性好，適合高精度或高速焊接，特別對含炭黑的塑料效果好。
Nd:YAG激光器：傳統(tǒng)激光器，功率較大，但正逐漸被光纖激光器替代。
CO2激光器：適用于大多數(shù)有機材料的表面焊接，光束質量較差。
綠光激光器：適用于透明或有色塑料的焊接，但效率低，成本較高。
準分子激光器：可用于微焊接，但設備昂貴，應用較少。
塑料對激光的響應
光學響應
吸收特性：塑料的化學鍵在特定波長下有吸收峰，尤其在近紅外波段（700-1100nm），影響激光透過率。
透射率：透射層需保持高透射率（>20%），以確保足夠的激光能量到達吸收層或界面。
反射與散射：表面光滑度及填料（如玻纖）影響激光能量的分布，散射會降低焊接效果。
熱學響應
吸收的激光轉化為熱能后，會使材料局部溫度升高，達到熔融狀態(tài)進行焊接。
溫度過高時，可能會導致材料分解，產(chǎn)生氣泡或煙霧，影響焊接質量。
添加劑如何調控激光焊接
添加劑，尤其是色料，能有效調控塑料的光學特性，達到理想的透射與吸收效果：
吸收劑：如炭黑、近紅外吸收染料和顏料，能顯著提高吸收率，特別適用于黑色或深色塑料。
透射調控劑：選擇透射率高的樹脂和避免強吸收劑，確保透射層不受不必要的影響。
焊接策略
透射焊接：選擇高透射率的塑料，避免使用過多吸收劑。
顏色焊接：需精心設計上下層材料的顏色和吸收特性，以確保良好的焊接效果。
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