激光具有高单色性、相干性、方向性、高能量密度的特点在工业制造、生物医学等众多领域得到广泛应用。激光行业在元件开发、系统研制、工程应用等有了长足发展,已成为全球最大的激光技术应用市场。 随着国民经济的发展,新材料、微电子制造、光电显示、新能源汽车等下游应用的需求,将助力激光应用实现快速增长。激光光源短波长、短脉宽、小衍射极限、高能量密度和激光系统小型化、低成本的发展趋势,利用激光对材料的加工将是激光技术所面临的发展机遇。 激光技术在塑料加工中是激光系统最常用的场景,按激光束与材料相互作用机理,激光加工分激光热加工和光化学反应加工两种。激光热加工是用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程,包括3D打印、切割(打孔)、焊接、打标、表面处理(改性)等;光化学反应加工是激光束照射到物体,借助高密度高能光子引发或控制光化学反应的加工过程,包括激光刻蚀、激光剥漆等。 3D打印 选择性激光烧结SLS(SelectiveLaserSintering)将粉末预热到稍低于其熔点的温度,然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平;CO2激光器激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结,一层完成后再进行下一层烧结,全部烧结完后去掉多余的粉末,就可得到一烧结好的零件。SLS优点在于选材较为广泛,如尼龙、蜡、ABS、树脂裹覆砂(覆膜砂)、聚碳酸脂等都可以作为烧结对象。SLS基于粉末床的激光3D打印技术,高分子基粉末是应用最早、最多、最成功的SLS材料。高分子基粉末具有成型温度低、烧结所需的激光功率小可用红外激光器。 切割(打孔) 激光切割就是将激光束聚焦在塑件表面,利用激光的高温特性使材料熔化,用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的塑料产品,并使激光束与塑料产品沿一定轨迹作相对运动,从而切割形成一定外形的加工过程。 激光焊接 塑料激光焊接利用透射焊接原理。一般选用红外激光作为焊接热源,由于800~1100nm波段的激光对绝大多数种类的透明或有色热塑性塑料吸收率较低,激光透过塑料损失的能量较少。透射焊接一般采用搭接接头,需一定夹紧力夹具固定。上下两层材料必须满足一定的要求:对于所采用激光,上层材料能最大程度透过激光,下层材料能最大程度吸收激光。激光透过上层材料射到下层材料表面,下层材料对激光具有较高的吸收率,激光在结合面处被吸收并产生大量的热量,热量通过热传导由下层材料传到上层材料,使得结合面处塑料熔化,在夹紧力的作用下二次聚合,冷却后在结合面处形成焊缝,即焊接在一起。 表面打标 表面打标是在塑件表面做标识,以前用机械打标机,丝网印刷等,现用激光打标,提高了加工效益,更重要是提高产品防伪性,广泛用于包装打标、票据打标、防伪标识打标等。激光打标基本原理:激光发生器生成高能量的连续激光光束,聚焦后的激光作用于承印材料,使表面材料瞬间熔融,甚至气化,通过控制激光在材料表面的路径,从而形成需要的图文标记。激光打标的特点是非接触加工,可在任何异型表面标刻,工件无变形和内应力,适于塑料等材料的标记。 免责声明:编写或转载此文是为了传递更多的信息,为光电行业尽一些绵薄之力。若文字或图片侵犯了您的合法权益或有不当之处,请作者在20个工作日之内与我们联系,我们将协调给予处理。 联系邮箱:lm@focaloptics.com,欢迎相关行业朋友与我们约稿。谢谢。 |
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