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解決方案

激光塑料焊接中溫度計質量監控原理及局限性

來源:光的匠人2019-04-12 我要評論(0 )   

在塑料激光焊接中,下層材料表面吸收激光能量后融化,而后熱量傳送給上層材料并融化上層材料的焊接面,繼而形成完整的熔池。在焊

在塑料激光焊接中,下層材料表面吸收激光能量后融化,而后熱量傳送給上層材料并融化上層材料的焊接面,繼而形成完整的熔池。在焊接過程中,熔池的熱量會向四周發散。輻射的紅外線與熔池溫度的大致關系如圖1(熔池溫度越高,紅外線能量密度越高):
《激光塑料焊接中溫度計質量監控原理及局限性》
圖1

熔池輻射的紅外線信號中只有很小的一部分信號被溫度計接收到,如圖2。溫度計接收到熔池散發出的紅外信號后,比對其校準數值,得到當下熔池的校準溫度值。溫度計的校準一般通過專用儀器進行,在出廠的時候,有一個標準熱源可以設置溫度(比如100°C,150°C,200°C等),溫度計接受這一溫度的紅外信號后,通過軟件的校準計算,將溫度計上的反應溫度值記錄成為儀器設置的溫度。

《激光塑料焊接中溫度計質量監控原理及局限性》


圖2

此外,從圖2可知,紅外線信號最強的波段在2um-以上區間,如果使用這一區間的紅外線信號進行軟件處理,不管是信號處理還是結果分析都會相對較容易。

熔池熱量的紅外線信號從熔池散發后,穿透上層塑膠材料,才能被溫度計探測到。我們以尼龍材料為例,下圖顯示了PA66 及PA66 GF30 兩種2mm厚的板材為例,其紅外線的穿透率圖譜如圖3:

《激光塑料焊接中溫度計質量監控原理及局限性》
圖3

通過圖譜我們發現,一般塑料材料(無定型材料除外)在2um波段以上的紅外穿透率非常低,而之前我們說過,紅外信號最強的波段在2um以上區間。因此,這導致處理熔池發出的紅外線信號的難度相當大。

因此,在使用溫度計作為塑料激光焊接的監控對象之前,一定要在實驗室驗證這一方式是否可行,如果溫度計本身設置的監控波段不當或者紅外信號較弱,則不能使用溫度計作為該激光塑料焊接應用的監控對象。

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塑料激光焊接激光技術
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