聚合物激光焊接的先进技术

在本文中,了解更多关于聚合物激光焊接中的先进技术。

一系列行业需求紧凑,用户友好,密封的塑料件。汽车工业,化工,制药行业,特别是医疗机构需要这些密封的塑料部件在高体积中。

图像信用:单剖子

增加基于高功率二极管的光纤耦合激光源的可用性导致了基于塑料焊接在这些领域和行业中常见的技术。

公司正在呼吁提高吞吐量和较小的焊接细节,以及减少色彩敏感性和清晰清晰的关节,后者通常通过单叠层的Flex系列模块,能够在2μm至3μm区域中操作,因为大多数热塑性塑料吸收增加。

该公司独特的“整流偏振光束组合”技术允许应用程序在CW中达到高达105W。

激光塑料焊接

激光塑料焊接是一种能够通过激光辐射相互作用来组合许多定制塑料部件的常见非接触式技术。激光塑料焊接是一种越来越流行的材料加工应用,始终如一地发展,以满足不断变化的工业需求。

激光塑料焊接最适合使用热塑性塑料,例如PA6,PEEK,PMMA,PTFE和TPU。热塑性塑料的一些组合将表现出比其他焊接强度更强,并且建议在开始之前看起来。

根据所讨论的类型和温度范围,某些形式的热塑性塑料在分解之前建立液相。可以基于这些温度窗口选择合适的组合。

焊接方法一般可分为两个主要方案。这些概述如下。

通过传动激光焊接

图1A通过透射激光焊接显示标准的示意图。在该示例中,由于入射激光的总吸收,能量沉积在下部进行。能量吸收是由于使用不同的塑料或通过添加IR(〜1μm)吸收剂颗粒。欧洲杯猜球平台

通过变速器,在两个不同的塑料或相同的塑料之间建立激光焊接,但是当使用相同的塑料时,下塑料将使用IR吸收添加剂或不同颜色。

标准通透激光焊接

图1. A.通过透射激光焊接示意性地示出了标准的,其中由于入射激光的总吸收,能量沉积在下部进行。能量吸收是由使用不同的塑料引起的,或者通过添加IR(〜1μm)吸收剂颗粒引起。欧洲杯猜球平台

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清除加入激光焊接

数字。B.示出了所谓的清晰透明的激光焊接方案。这里使用的现象是不同的,因为通过更高波长(>2μm)激光的较高的固有磨损,能量沉积在散装材料中。这种方法允许多层焊缝。

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在通过传输激光焊接中,通过从下部的辐射的总吸收,能量沉积在两个部件的接合部分中进行(图1A)。

通常使用808nm和1064nm之间的波长。可以使用高功率直接二极管激光器实现808nm和1060nm之间的范围,而1030nm和1064nm之间的范围通常是Yb和Nd掺杂激光器的发射线。

图1B示出了透明的激光焊接方案。在该方案中,通过更长的激光波长(>2μm)更高的固有吸收,能量在散装材料中沉积。这种方法可用于促进多层焊缝。

大多数热塑性塑料表现出增加的内在吸收sw(>2μm)光区域,因此允许散装能量沉积。根据焊接的塑料,基于2μm的基于二极管的激光源可以提供比在1μm附近的激光器的吸附剂的20%至30%。

因为能量沉积在散装材料内部而不是下部进行,所以可以创建多层关节。这些在制造下一代微流体芯片和装置中特别有用。

关键挑战

本节侧重于清晰的关节,由此相同塑料的两部分焊接在一起。在可见光范围内,两个部件都很清晰,在SWIR(>2μm)区域中具有内在吸收。

颜色或白色塑料的使用使得该过程更具挑战性的标准激光光源(808nm至1060nm),导致不希望的吸收或反射。

必须考虑许多重要的焊接参数:

光功率

光功率应在CW中约为100 W至200 W,以便在生产过程中保持合理的吞吐量。一圈提供具有200W和980nm的光功率的仪器,还为2μm和3μm的105w。

光束质量

源大小将确定“初始”M2值,这将直接转换为最小点尺寸和/或焊接厚度。200μm光纤核心是最常用的选项。

梁形状

超高斯强度分布可以帮助避免焊接内部的热点,提高整体焊接质量。必须进行折衷以平衡焊缝的结构和尺寸。

墙插头效率(WPE)

基于激光二极管的解决方案始终如一提供比其他激光系统更高的总WPE值,使其成为聚合物焊接的理想解决方案。单剖子Flex系列在2μm至3μm工作的模块可实现高达10%的WPE。

必须全面策划机械组件的设置。通过采用最合适的光束输送选项,还可以提高焊接质量;例如,光导可用于均匀化焊接点。

应用程序和流程支持一圈

一圈能够在808nm和1060nm之间的波长范围内提供光纤耦合模块,以及2μm和3μm。所有公司的产品都是如此基于激光杆的模块耦合成不同的纤维核心。这些可以配备HP-SMA,D80或QBH连接器。

2μm - 3μm波长部分被覆盖Flex I-2000模块,这些模块可以覆盖2μm和3μm之间的任何波长,同时在CW中实现高达105W。

可以容纳需要特定波长,如2520nm,即使在诸如纤维或固态的其他激光技术可能挣扎的情况下也可以容纳2520nm。这是可能的Flex I-2000系统独特组合技术 - 整流偏振梁组合。

整流偏振光束组合是波长不可知的,这意味着它可以遵循半导体激光二极管的移动增益,无论是由喷射电流或P-N结温的增加还是减少引起的。

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    单剖子。(2021年6月11日)。聚合物激光焊接的先进技术。Azom。从6月19日,2021年6月19日从//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20409中检索。

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    单剖子。2021。聚合物激光焊接的先进技术。Azom,浏览2021年6月19日,//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20409。

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