透明和純白熱塑性塑料是激光透射焊接中最難焊接的兩類塑料品種。利用透明或純白聚合物在2μm波段具有適度透過率以及較高吸收率的特性,使用2μm摻銩光纖激光器作為光源,在不使用任何吸收劑的條件下,對(duì)透明PET或純白PP兩種聚合物分別進(jìn)行焊接研究。
PET塑料(左圖)與PP塑料(右圖)
透明PET焊接
圖片(a) 0.808μm 和(b)2μm激光焊接透明PET的效果對(duì)比
圖(a)、(b)分別為0.808μm和2μm激光焊接透明PET樣品的宏觀形貌隨輸入功率增加而發(fā)生改變的CCD圖。兩組樣品在焊縫處的表面都沒有凸起或燒焦的痕跡,說(shuō)明樣品表面沒有被破壞。這是由于:本實(shí)驗(yàn)將導(dǎo)熱系數(shù)較高(1.5W/(m· K)左右)的特種石英玻璃壓覆在樣品PET(導(dǎo)熱系數(shù)不超過為0.3W/(m· K))上下表面,除了為樣品的焊接提供適度的夾緊力外,還能將樣品上下表層的部分熱量導(dǎo)入石英玻璃內(nèi),避免了樣品表面因溫度過高而發(fā)生燒蝕損傷。
上圖中,兩組樣品的融化區(qū)都隨著輸入功率的增大而加寬。注意到,部分樣品的焊縫中心出現(xiàn)了氣泡。氣泡對(duì)焊接件的氣密性有消極的影響,理想的焊接結(jié)果應(yīng)是形成與母材無(wú)異的、無(wú)氣泡或雜質(zhì)的焊縫。然而,與碳黑焊接的樣品因局部(碳黑絮團(tuán))吸收能量相對(duì)較大,在較低輸入功率(2.2W)時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)因熱分解而產(chǎn)生的氣泡,但無(wú)吸收劑焊接的樣品因無(wú)高吸收率的碳黑,在線能量較高(4.4W)時(shí)才出現(xiàn)氣泡,表明在相同線能量下,采用2μm激光焊接的透明PET樣品更不易出現(xiàn)氣孔缺陷。
純白PP焊接
圖片:0.808μm和2μm激光焊接白色PP結(jié)果:(a1,b1)實(shí)物圖;(a2,b2)截面切片顯微圖
圖(a)、(b)分別為使用0.808μm和2μm激光透射焊接純白PP樣品的結(jié)果。從(a)、(b)中可發(fā)現(xiàn),兩樣品焊接表面都完好無(wú)損,沒有被破壞的跡象。此外,兩者都在激光掃描路徑上形成了熔合區(qū),但通過截面切片顯微圖可觀察到兩熔合區(qū)有著明顯的區(qū)別:使用0.808μm激光焊接時(shí),添加的碳黑吸收劑使熔合區(qū)呈現(xiàn)黑色,因而上、下母材的熔合狀況不易觀察,見上圖(a2);而使用2μm激光焊接時(shí),由于樣品不添加任何吸收劑,熔合區(qū)沒有被雜質(zhì)所污染,保留母材原有的顏色,可觀察到上、下母材已經(jīng)很好地熔合在一起,見上圖(b2)。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了2μm激光焊接透明PET和純白PP塑料的優(yōu)勢(shì),其破壞拉伸力分別達(dá)到了母材的57.8%和93.3%,且焊接中未使用任何添加劑,顯得更加美觀,其結(jié)合力更加穩(wěn)定,同時(shí)也較大提高了激光透射焊接的效率。
松盛光電2μm同軸測(cè)溫成像塑料激光焊接頭
松盛光電根據(jù)塑料焊接領(lǐng)域市場(chǎng)行情自主研發(fā)出針對(duì)2μm激光波長(zhǎng)的同軸測(cè)溫成像激光焊接頭,利用同軸紅外測(cè)溫實(shí)時(shí)反饋控制,可以實(shí)時(shí)調(diào)整輸出能量保持焊接一致性,最大程度保證焊接良率。利用系統(tǒng)同軸CCD攝像頭與監(jiān)視裝置,對(duì)被焊接工件進(jìn)行定位追蹤,避免實(shí)時(shí)焊接過程中的焊點(diǎn)偏移。
其主要特點(diǎn):
在線閉環(huán)溫度控制
超精細(xì)焊縫
同軸CCD監(jiān)控接口
體積小巧緊湊牢固
內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全密封
同軸激光,同軸測(cè)溫,同軸成像
體積小巧緊湊牢固可靠,無(wú)多余調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)免維護(hù),適用于高強(qiáng)度自動(dòng)化流水線工作狀態(tài)
專用技術(shù):激光、成像、測(cè)溫、紅光多光共軸
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