[發(fā)明專(zhuān)利]用于激光焊接塑料的透射率測(cè)試方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210589402.0
• 申請(qǐng)日: 2012-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103063618A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 四庫(kù);陳盛貴
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東莞理工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/59
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/59
• 代理公司: 東莞市華南專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44215
• 代理人: 馬騰飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于激光焊接塑料的透射率測(cè)試方法及裝置。

背景技術(shù)

激光焊接技術(shù)是借助激激光產(chǎn)生的熱量使塑料接觸面熔化，進(jìn)而將熱塑性片材、薄膜或模塑零部件粘結(jié)在一起的技術(shù)。

選用紅外激光作為焊接熱源，一般以800nm~1100nm的波段的激光為主，這一波段的激光對(duì)于大部分可焊接的透明或有色熱熔塑料來(lái)說(shuō)吸收率相比較低，激光穿過(guò)這些材料時(shí)能量損失很少，焊接時(shí)疊加在一起的上下兩層材料需要滿足一定的要求：上層材料為透射區(qū)，對(duì)于焊接所采用的激光應(yīng)具有較高的透射率；而下層材料為熱作用區(qū)，需要對(duì)激光具有較高的吸收率。滿足以上的兩個(gè)條件就可以保證激光以較少的能量損耗透過(guò)上層材料到達(dá)下層材料的表面，由于下層材料具有較高的吸收率，激光在兩層材料的結(jié)合面處被吸收并產(chǎn)生熱量，使得該處的塑料熔化，在適當(dāng)壓力作用下發(fā)生二次聚合，這樣冷卻后在上下兩層材料之間形成焊縫而使它們連接在一起。

塑料材料可以分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類(lèi)，對(duì)于熱塑性塑料來(lái)說(shuō)，可以采用常規(guī)塑料焊接的方式來(lái)連接，所以理論上，所有熱塑性塑料都能夠被激光焊接。

由于采用的是激光透射焊接原理，所以對(duì)于需要焊接的熱熔塑料材料應(yīng)滿足一定的透射率要求，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)上層透射區(qū)材料對(duì)近紅外線激光的透射率高，下層熱作用區(qū)材料透射率低或吸收率高，激光塑料焊接會(huì)獲得較好的效果。

激光焊接技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)和電氣、電子工業(yè)中運(yùn)用的較為廣泛，基于汽車(chē)工業(yè)和電氣、電子工業(yè)中對(duì)各種顏色的制品方面應(yīng)用的需求，所以最近研究者們的研究方向集中在熱塑性塑料與一種含有機(jī)染料或顏料的著色劑的共混物的激光焊接技術(shù)，有些研究者則通過(guò)在線過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究焊接縫的質(zhì)量，經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面：熱塑性塑料的光學(xué)性質(zhì)對(duì)焊接縫質(zhì)量有很大的影響。因此，在激光焊接領(lǐng)域中需要對(duì)影響各種塑料（自然或含染料或含填充劑）的可焊性的因素進(jìn)行研究。

由于熱塑性塑料等聚合物的光學(xué)性能依賴(lài)于溫度，在塑料透射率測(cè)量過(guò)程中，材料加熱的作用難以量化，因此，將材料加熱可能會(huì)對(duì)透過(guò)率測(cè)試中真實(shí)值導(dǎo)致很大差異。

實(shí)際焊接的實(shí)驗(yàn)表明，不是所有的透明塑料都適合用于激光焊接。因此，常規(guī)透射率測(cè)量方法提供塑料的可焊性信息不足，因?yàn)槌Ｒ?guī)透射率測(cè)量方法中沒(méi)有任何塑料材料的熱特性信息或在聚合物表面的反射造成熱量損耗。此外，半結(jié)晶性塑料或填充聚合物的透射率測(cè)量比較困難的，因?yàn)槟切┎牧显诩す庾饔孟掳l(fā)生光散射，限制了傳統(tǒng)透射率測(cè)量/限制了傳統(tǒng)方法測(cè)量熱塑性塑料的透射率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際的焊接表面：低透射率的塑料不適合用激光焊接。為了使激光塑料焊接會(huì)獲得較好的效果以及判斷塑料材料的透射率是否合格，急需一種測(cè)試方法和裝置來(lái)檢測(cè)出焊接材料的透射率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供用于激光焊接塑料的透射率測(cè)試方法及裝置，本發(fā)明提供一種熱塑性塑料透射率測(cè)量方法及裝置，在焊接前可以通過(guò)該測(cè)量方法進(jìn)行了解塑料的透射率情況。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于激光焊接塑料的透射率測(cè)試方法，包括以下步驟：一．激光器發(fā)射出激光，然后用紅外熱像儀拍攝得到激光器發(fā)射出激光的溫度圖像，再將激光溫度的圖像信號(hào)傳輸?shù)綀D像采集卡上，圖像采集卡把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并存儲(chǔ)于圖像采集卡上的儲(chǔ)存單元，同時(shí)圖像采集卡將信號(hào)輸出到計(jì)算機(jī)內(nèi)，計(jì)算機(jī)獲得激光溫度To；二．將被測(cè)物放置于激光器與紅外熱像儀之間，激光器發(fā)射出激光，激光透射被測(cè)物，然后用紅外熱像儀拍攝得到被測(cè)物的溫度圖像，再將被測(cè)物溫度的圖像信號(hào)傳輸?shù)綀D像采集卡上，圖像采集卡把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并存儲(chǔ)于圖像采集卡上的儲(chǔ)存單元，同時(shí)圖像采集卡將信號(hào)輸出到計(jì)算機(jī)內(nèi)，計(jì)算機(jī)獲得被測(cè)物溫度Tt；三．計(jì)算機(jī)得到激光溫度To和被測(cè)物溫度Tt兩個(gè)數(shù)值后，開(kāi)始計(jì)算激光焊接塑料的透射率T，透射率的計(jì)算公式為T(mén)=Tt/To。

作為優(yōu)選，所述激光器為光纖激光器，功率為20W~50W，波長(zhǎng)為800nm~1100nm。

作為優(yōu)選，所述紅外熱像儀拍攝激光的時(shí)間為0～10s,其激光的溫度范圍為70℃～80℃。

作為優(yōu)選，所述所述激光透射被測(cè)物的時(shí)間為0～10s,其被測(cè)物的溫度范圍為45℃～50℃。

作為優(yōu)選，所述激光焊接塑料的透射率T的范圍為63%～64%。

作為優(yōu)選，所述被測(cè)物為半透明ABS塑料，其厚度為1mm~4mm。