一?光散射 光散射包括光的折射和反射,改變了光束的傳播方向,使得光束無法達到焊縫位置,因此降低了激光通過上層零件的穿透率,影響焊接質量。 導致光束散射的因素如下: 結晶/半結晶材料的結晶顆粒。 染料和色粉。無機色粉的顆粒相對較大,影響較大。 礦物填料 纖維 其它顆粒物或者不均勻物質 許多工程塑料是半...

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激光塑料焊接

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塑料激光焊接中光散射和光束輪廓是什么意思

一?光散射

光散射包括光的折射和反射,改變了光束的傳播方向,使得光束無法達到焊縫位置,因此降低了激光通過上層零件的穿透率,影響焊接質量。

導致光束散射的因素如下:

結晶/半結晶材料的結晶顆粒。

染料和色粉。無機色粉的顆粒相對較大,影響較大。

礦物填料

纖維

其它顆粒物或者不均勻物質

許多工程塑料是半結晶材料,激光束透過材料時會發(fā)生散射。因此,對上層零件厚度有限制要求。激光束散射強度取決于塑料的種類。例如,對于POM和PBT,光散射強度強,因此最大厚度只有1-2mm。對于PEEK,最大厚度小于1mm。

光散射除了與材料種類相關,還與添加劑和加工工藝有關??梢愿淖兘Y晶顆粒尺寸以減少散射,例如應用于包裝行業(yè)的透明變體PP。PBT也有一些特殊變體,具有較少散射的特性,因此其透射件厚度可高達幾個毫米。

零件上色會影響激光的穿透率,應非常小心。例如家電行業(yè)的深白色(采用二氧化鈦染料)部件則無法采用激光進行透射焊接。

礦物填料一般用來改變塑料機械性能,但如果礦物填料導致零件不透明,那么也會影響激光的穿透率。

如果零件的玻纖含量不高,或者零件不厚,那么玻纖對光散射不敏感。

二 光束輪廓

激光器的類型不同,其產生的光束輪廓可能有所不同。光學元件也可以用于改變光束輪廓。

通常,高斯?(Guass) 光束輪廓被認為是最佳的。因為其能量聚焦在一個小點上,適合金屬切割或者打標的需要。

但是對于塑料焊接,高斯光束輪廓不是最佳的。焊縫中間吸收的能量要對于兩側,會導致焊縫中間燒傷或者焊縫邊緣不清晰。

主流半導體激光器的激光束呈現矩形輪廓(Flat-top)。焊縫吸收的能量在焊縫寬度上分布更均勻。與高斯光束輪廓相比,焊縫質量更好,焊接參數調整的工藝窗口更大。

理論上,用于塑料焊接的最佳光束輪廓是環(huán)形的光束輪廓,中間的強度小于邊緣的強度。這也稱為M形光束輪廓。焊縫在其整個寬度上接收相同的能量密度。但是,為了產生M形光束輪廓,至少要增加一個光學元件,如透鏡或者衍射光學元件DOE。

但是,需要注意的是,半結晶材料因對激光束產生散射,光束經過上層透射件時輪廓會發(fā)生變化。光束輪廓會變得模糊,并且接近與高斯光束輪廓類似的形狀。

因此,矩形和M形這類特殊的光束輪廓,只有對不破壞光束輪廓的無定形材料才有實際意義。


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