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塑料激光焊接该如何选择材料和颜色?
关键词:塑料激光焊接
2019-12-12

一、塑料颜色的分类

     通常所说激光焊接的塑料都属于热塑性塑料。主要分为两类,一类是无定型塑料,未添加色母时的表现为透明的材料,如 pc、pmma等材料;另一类是半结晶塑料,未添加色母时表现为乳白或乳黄的材料,如pa、pbt等。
        对于上层的激光穿透层塑料,所有的本色塑料都是未添加色母,对于800- 1000nm的激光都是透明的。如果是使用无定型材料,其厚度没有特定的要求。而如果使用半结晶材料作为激光穿透层,一般来讲其穿透层塑料的设计厚度不要超过2mm。玻纤的加入对于激光穿透有一定的影响,加入的玻纤百分比越多,激光穿透层塑料的设计厚度要尽量小。

    对于下层吸光塑料,普通的黑色塑料即可。

    关于彩色塑料之间的焊接,焊接难度遵循下图:

塑料激光焊接难易程度

    最容易的焊接是本色透光塑料焊接在黑色的吸光塑料上,这种焊接既简单,成本又低。

    汽车零部件使用最多的是具有黑色透光性与黑色吸光性,其难点是使用黑色激光可穿透的塑料,即透光率满足一定的要求。

     较难的是彩色塑料之间的激光焊接,尽管目前各大公司已经开发出彩色的激光可穿透色母,但是对于大批量生产,成本仍然过高,不推荐使用。

 

二、该如何选择有颜色的塑料材料

塑料的颜色一般通过两种方式得到:色粉或染料。色粉是有机或者无机结构,它们不能溶于塑料。有机色粉的着色能力比无机色粉强,但是不透明性较差。染料都是有机分子并且能溶于塑料,染料加入后不会看到任何颗粒,材料的透明度维持不变。
    在中,上层材料要求激光可穿透,下层材料要求激光可吸收。对于下层材料,如果塑料的颜色对所用波长的激光吸收性能不好,可以加入吸光剂。

 对于上层材料,颜色的加入会对激光穿透产生影响。在有颜色的塑料中,由于应用要求不透明性,塑料中加入的色粉都是无机色粉。无机色粉的颗粒相对较大,这些颗粒像半晶材料的结晶颗粒一样,会对激光穿透产生折射与反射,影响激光的穿透性,从而影响焊接性能。

 对于有颜色的塑料,最合适的方案是在塑料中加入有机染料或有机色粉,这些有机分子尺寸非常小,可以完全溶解于塑料而不影响塑料本身的激光穿透性能。但是,有机分子的色粉或染料的不透明性太差,一般在配色的时候还是要搭配无机色粉或添加剂。

彩色塑料的要求上层塑料特殊配色,这一配色目前只有极少数几家专业供应商有,而且配色后色母或材料的价格也较普通的材料价格贵许多。因此,在实际应用中,需要尽量避免使用彩色的塑料进行激光焊接。




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