在塑料激光焊接中,下層材料表面吸收激光能量後融化,而後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緻關系如圖1(熔池溫度越高,紅外線能量密度越高):
圖1
熔池輻射的紅外線信号中隻有很小的一部分信号被溫度計接收到,如圖2。溫度計接收到熔池散發出的紅外信号後,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,有一個标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号後,通過軟件的校準計算,将溫度計上的反應溫度值記錄成為儀器設置的溫度。
圖2
此外,從圖2可知,紅外線信号最強的波段在2um-以上區間,如果使用這一區間的紅外線信号進行軟件處理,不管是信号處理還是結果分析都會相對較容易。
熔池熱量的紅外線信号從熔池散發後,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厚的闆材為例,其紅外線的穿透率圖譜如圖3:
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,紅外信号最強的波段在2um以上區間。因此,這導緻處理熔池發出的紅外線信号的難度相當大。
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号較弱,則不能使用溫度計作為該激光塑料焊接應用的監控對象。
來源:光的匠人
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