激光切割机在厚亚克力板材中应用

在现代工业中,激光切割机在对厚亚克力材料进行高效的加工和/或电气微连接的需求不断增加。在很多领域中,亚克力材料或工艺的兼容性不足以进行常规的处理,例如亚克力工艺品,或不希望使用粘合剂和机械紧固件。这种情况可能在储能行业非常普遍,因为作为新兴亚克力工艺品 亚克力导光板,需要使用亚克力材料来制造导光板和导光板打点。而在消费工艺品行业中,亚克力工艺品和导光板批量生产不断推动创新,也对传统的切割亚克力提出挑战。

激光切割厚亚克力从激光器的角度来看,存在诸多挑战,使得厚材料25-35mm的亚克力180w激光器效率比较慢,亚克力变形和弯曲,所有这些目标都需要仔细控制过程的热输入。在传统的激光深熔焊接工艺中,克服材料阈值通常需要较高的平均功率。高反材料和异种金属的焊接所需的平均功率可能更高,基本难题之一是使用热传导焊工艺还是使用深熔焊工艺。热传导焊接时,宽度较大、强度较弱的热源往往会产生较高的热输入和热影响区,因此通常不建议将其作为解决薄片金属焊接问题的办法。在深熔焊时,高集中、高强度的热源可尽可能减小熔池,从而有助于控制热输入。因此,深熔焊接参数的调试对于获得高质量的结果至关重要。

激光切割机切割亚克力广泛采用的一种方法是使用纳秒(ns)脉冲C02激光器。这些短脉冲、高峰值强度的激光器可能更适合于打标、雕刻和其他材料去除过程,所以凭直觉判断,它们用于材料焊接过程时可能会起相反的作用。但主振荡功率放大器(MOPA)提供的脉冲控制具有出色的参数灵活性,从而实现了可能进行金属接合的处理方式。纳秒脉冲光纤激光器以几微焦到>1mJ的脉冲能量运行,脉冲持续时间范围10-1000ns,并能达到>10千瓦的峰值功率,以高达4MHz的频率运行,从而明显区别于连续波(CW)等传统激光器甚至准CW(QCW)长脉冲激光器,但很多还是在这些范围内运行。

使用高功率激光接作为切割光源工具适用于多种应用,也适合于克服从25mm到35的材料切割挑战。35mm的切割尤其具有挑战性,因为它需要进行非常微妙的能量平衡,足以使金属熔化,但又不能产生显著的汽化和等离子体。箔材易于使用搭接方式进行焊接,在这种工艺中,亚克力之间紧密接触是实现良好效果的必要条件,但这对夹具提出了重大挑战。如今的电池生产过程对多层箔材叠合焊接有许多严格的要求,现有技术是超声焊接,但制造商越来越希望使用激光焊接来提高生产效率、质量并改进箔材堆叠限制。激光器可提供很多潜在解决方案,但红外(IR)纳秒激光器已证明能够使用200W EP-Z激光器多达35以上亚克力或塑料板材,使用比较多。

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