Plastični materiali, združljivi s tehnologijo laserskega varjenja

Sledi celovita analiza plastičnih materialov, združljivih s tehnologijo laserskega varjenja in njihovimi ključnimi značilnostmi, ki združujejo več raziskovalnih dokumentov in primeri industrijske uporabe:

I . razvrstitev in značilnosti uporabnih gradiv **

1. Termoplastična polimerna matrika

- polipropilen (PP)

Varjenje v penetraciji lahko dosežemo s Co₂ Laser, globino taljenja pa je mogoče natančno nadzorovati na približno 1 mm pri prekrivajočih se listih PP z natančno nastavitvijo valovne dolžine (na primer uporaba nastavitev laserja), brez termične škode ali taljenja na površini .., ki kaže na lase, ki je v lasenem konstrukciji v lasenem kontrabilnosti, ki kažejo na lasersko kontrabilnost v laserju, ki je v lasenem konstrukciji v lasenem konstrukciji. vedenje .

- polikarbonat (PC)

Ima visoko preglednost, udarno odpornost in toplotno stabilnost . Kot matrični material lahko njeni sestavljeni materiali (na primer stekleni vlakni ojačani PC) dosežejo visoko trdno vezanje z laserskim varjenjem, zlasti za aplikacije, ki zahtevajo optično preglednost .

- poliamid (PA6/PA12)
Poliamidni kompoziti, ojačani z ogljikovimi vlakninami (na primer PA 6- cf), kažejo visoko hitrost absorpcije energije pri laserskem varjenju in so primerni za hitro obdelavo . Njegova visoka talilna točka in nizka higroskopska pomoč zmanjšajo napake med varjenjem .

2. Engineering Plastics and Composites
- polifenilen sulfid (PPS)
Polkristalno termoplastično, visoko temperaturno odporno (TG približno 90 stopinj) in nizka higroskopičnost . Študije varilnega uporov so pokazale, da njegovi sklepi, sestavljeni z ogljikovimi vlakni
- ** poliethertherketoton (peek) **
Visoka tališče (343 stopinj) in odlična toplotna stabilnost omogočata, da je primerna za lasersko varjenje z veliko močjo, vendar je treba toplotni vhod natančno nadzorovati, da se prepreči toplotna razgradnja ., ki so pokazale, da lahko njeni sestavljeni materiali optimizirajo mikrostrukturo s cikličnim toplotnim vhodom v cikličnem vnosu v laserju Addive.

 

Drugič, ključni tehnični parametri za izbiro materiala
1. značilnosti optične absorpcije
- Energija Co₂ laserja (valovna dolžina 10 . 6μm) se v glavnem absorbira polimeri, ki vsebujejo polarne skupine (na primer PA, PPS), medtem ko morajo materiali z nizko polarnostjo (kot je PP) za izboljšanje absorpcijske učinkovitosti z dodatki (ogljik črni, grafen) ali vmesnike (kot je prehodno ponočenje).
-Dvodimenzionalne mezoporozne heterostrukture polimera/grafena (na primer MPDG) optimizirajo laserski prenos energije z visoko specifično površino in prevodnostjo in so primerne za visoko natančno varjenje mikro naprav .

2. toplotno vedenje in kristalnost
Obnašanje taljenja-in-rekrystallizacije polikristalnih materialov (kot sta PP in PPS) mora ustrezati laserskim parametrom, da se izogne prekomernemu vnosu toplote, kar vodi do krčenja meja. Na primer, izbira valovne dolžine pri varjenju PP lahko prilagodi globino taljenja in zmanjša območje, ki je bilo podvrženo toploti.
- Amorfni materiali (na primer PC) nimajo jasne talilne točke, zato je treba varilno okno nadzorovati s temperaturo stekla (TG), da se prepreči razpadanje materiala .

3. Vpliv ojačitvenih vlaken
- Lasersko varjenje kompozitov, ojačanih z ogljikovimi vlakni (CFRP), zahteva ravnovesje med orientacijo vlaken in matričnim taljenjem vedenja . na primer, kompoziti iz ogljikovih vlaken/PA6 kažejo visoko trdnost in vmesno vezanje v vijačni izvlečni proizvodnji, njihovo lasersko varjenje pa mora razmisliti o porazdelitvi energije na energijsko porazdelitev na energijsko porazdelitev na energijsko porazdelitev na energijsko porazdelitev na energijsko porazdelitev na energijo

---

Iii . strategija optimizacije procesov
1. nadzor laserskega parametra
- Nastavitev valovne dolžine (kot je nastavitveni laser) lahko optimizira absorpcijo energije za različne materiale, na primer natančen nadzor globine taljenja z natančno nastavitvijo valovne dolžine v varilnem pp .
- Gostota moči in hitrost skeniranja se morata ujemati s toplotno difuzivnostjo materiala, da se prepreči pregrevanje (na primer PEEK) ali nezadostno fuzijo (na primer PA6) .

2. ** Oblikovanje vmesnika in pomožna tehnologija
- Uporaba prozornih hladilnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplotnih toplota
- Predgrevanje ali po zdravljenju (na primer infrardeče ogrevanje) lahko izboljša trdnost medsebojnega vezi, zlasti za kompoziti z visoko vsebnostjo vlaken .

 

IV . Primeri in izzivi aplikacij
1. uspešni primeri
- Avtomobilske lahke komponente: Laser-varjeni PA 6- CF kompoziti se uporabljajo za oklepaje vrat, s 30-odstotnim povečanjem moči nad običajnimi vbrizganimi deli .
- Prilagodljiva elektronika: Tkanine iz poliestra-Spandex dosežejo visoko prevodnost (4Ω/cm) z lasersko neposredno metalizacijo, primerno za pametne tekstilne senzorje .

2. Tehnična ozka grla
-Zelo odsevni materiali (na primer aluminijasti polimeri v prahu) zahtevajo razvoj tehnologije proti reflektivnemu premazu .
- Razlika v koeficientih termičnih ekspanzij različnih polimerov v več materialnem varjenju zlahka privede do medfazne koncentracije napetosti .

 

Povzetek
Izbira materialov za tehnologijo laserskega varjenja mora celovito upoštevati učinke optične absorpcije, toplotnega vedenja in faze ojačitve . prihodnje raziskave se lahko osredotočijo na: ① Razvoj novih absorbentov za razširitev obsega uporabe materiala; ② Optimizacija parametrov varjenja v kombinaciji s strojnim učenjem; ③ Raziskovanje potenciala za regulacijo materialne mikrostrukture in situ s cikličnim vhodom toplote .