Materiali saldabili al laser

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I termoplastici sono materie plastiche che possono essere fuse. Pertanto sono saldabili. Di seguito vengono spiegati più dettagliatamente due tipi di termoplastici e il principio di saldabilità dei due materiali.

I termoplastici possono essere suddivisi in termoplastici amorfi e semicristallini. I termoplastici amorfi sono trasparenti perché non hanno additivi visibili. I termoplastici semicristallini, invece, appaiono opachi o lattiginosi ad occhio nudo. In linea di principio, gli stessi termoplastici possono essere saldati insieme con un laser. Tuttavia, si deve tener conto delle singole proprietà ottiche.

La tabella elenca le combinazioni di materiali saldabili con il laser. Oltre a queste combinazioni, è anche possibile espandere lo spettro con miscele modificate.

Insieme di materiale fotografico a grandezza naturale:

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Proprietà ottiche

Le proprietà ottiche della plastica influenzano il risultato della saldatura al laser. Da un lato, per la saldatura laser è necessario un partner di saldatura trasparente.

Senza additivi, ogni termoplastica è trasparente alla radiazione laser. Tuttavia, si distingue tra termoplastici amorfi e semicristallini. Con i termoplastici amorfi, la radiazione si trasmette quasi perfettamente, anche con materiali più spessi. Con i termoplastici semicristallini, invece, la radiazione viene rifratta e riflessa in corrispondenza dei cristalliti. Questo porta alla dispersione delle radiazioni, che dipende principalmente dal grado di cristalliti e dallo spessore del materiale da irradiare.

La figura seguente mostra l'analisi spettrale del polipropilene trasparente (PP). Nel campo di lunghezza d'onda tra 800-1100 nm la plastica è ancora più trasparente che nel campo visibile (400 - 700 nm).

Profondità di penetrazione ottica

La profondità di penetrazione ottica è una misura delle proprietà nel partner di giunzione assorbente. Mostra quanto in profondità la radiazione penetra la superficie della plastica prima che venga generato calore.

Idealmente, la profondità di penetrazione ottica è nell'intervallo µm, come si può vedere dal grafico sopra. Se non c'è un assorbimento sufficiente, è più probabile che si verifichi un assorbimento del volume. Questo riscalda l'intero spessore del materiale, come si vede nel caso centrale. Il terzo caso descrive una riflessione superficiale troppo grande. In questo caso la radiazione non può assolutamente penetrare in superficie. Pertanto, gli ultimi due casi sono piuttosto negativi per il processo.

Il calore generato durante la saldatura colpisce una zona che può essere vista al microscopio da sezioni o microsezioni di microtomi.

Il design del cordone di saldatura può essere gestito in modo molto semplice. Per dirla senza mezzi termini, i componenti nella zona di saldatura devono avere un contatto fisico. Ma non è così semplice: I componenti devono essere progettati per l'uso del laser. Le linee guida per questo possono essere richieste a noi o direttamente tramite la German Association for Welding and Allied Processes e. V. (DVS) Si dovrebbe richiedere la DVS Guideline 2243 sui termoplastici per saldatura laser.