Материалы, пригодные для лазерной сварки

LT_Weldable-material_LPW.jpg

Термопласты — это пластмассы, которые можно плавить. Поэтому их можно соединять с помощью сварки. Ниже подробнее описано два типа термопластов и принцип свариваемости этих двух материалов.

Термопласты можно разделить на аморфные и полукристаллические. Аморфные термопласты проницаемы, поскольку не содержат видимых добавок. Полукристаллические термопласты, напротив, кажутся невооруженным глазом непрозрачными или молочно-белыми. В принципе, с помощью лазера можно сваривать термопласты одного и того же типа. Однако необходимо учитывать оптические свойства термопластов.

В таблице перечислены комбинации материалов, пригодных для лазерной сварки. В дополнение к этим комбинациям можно расширять спектр за счет модифицированных смесей.

Изображение комбинации материалов в натуральную величину:

LT_LHSClassicPremiumSystem_OI_143_218_01
PDF

Оптические свойства

Оптические свойства пластика влияют на результат лазерной сварки. С одной стороны, для лазерной сварки требуется проницаемый соединяемый элемент.

Любой термопласт без добавок является проницаемым для лазерного излучения. Однако различают аморфные и полукристаллические термопласты. При использовании аморфных термопластов излучение передается почти идеально, даже при использовании более толстых материалов. С другой стороны, при использовании полукристаллических термопластов излучение преломляется и отражается на кристаллитах. Это приводит к рассеянию излучения, которое в основном зависит от размера кристаллитов и толщины облучаемого материала.

На рисунке ниже показан спектральный анализ проницаемого полипропилена (ПП). В диапазоне длин волн 800–1100 нм пластик еще более проницаем, чем в видимом диапазоне (400–700 нм).

Оптическая глубина проникновения

Оптическая глубина проникновения — это мера свойств абсорбирующего соединительного элемента. Она показывает, насколько глубоко излучение проникает в поверхность пластика перед выделением тепла.

В идеале оптическая глубина проникновения находится в диапазоне мкм, см. график выше. При недостаточном поглощении более вероятно объемное поглощение. В этом случае нагревается вся толщина материала, см. пример посередине. В третьем примере описано слишком большое отражение поверхности. В этом случае излучение вообще не проникает в поверхность. Поэтому два последних случая скорее негативны для процесса.

Тепло, выделяемое в процессе сварки, создает зону теплового воздействия, которую можно увидеть под микроскопом по микротомам или микросекциям.

Конструкция сварочного шва может быть очень простой. Если говорить прямо, элементы в зоне сварки должны физически соприкасаться. Но все не так просто: эти элементы должны быть предназначены для соединения лазерной сваркой. Рекомендации по этому вопросу можно запросить у нас или непосредственно в «Немецком обществе сварки и сопутствующие процессов» V. — (DVS). Попросите предоставить руководство DVS 2243 по лазерной сварке термопластов.