Bahan plastik yang serasi dengan teknologi kimpalan laser CO₂

Berikut adalah analisis komprehensif bahan plastik yang serasi dengan teknologi kimpalan laser CO₂ dan ciri -ciri utama mereka, menggabungkan pelbagai kertas penyelidikan dan kes -kes aplikasi perindustrian:

I . Klasifikasi dan ciri -ciri bahan yang berkenaan **

1. matriks polimer termoplastik

- Polypropylene (PP)

Kimpalan penembusan boleh dicapai oleh laser CO₂, dan kedalaman lebur boleh dikawal dengan tepat kepada kira-kira 1mm dalam helaian pp yang bertindih dengan penalaan halus panjang gelombang (seperti menggunakan laser CO₂ yang boleh ditukar, tanpa kerosakan terma di atasnya. tingkah laku .

- Polikarbonat (PC)

Ia mempunyai ketelusan yang tinggi, rintangan impak dan kestabilan terma . sebagai bahan matriks, bahan kompositnya (seperti serat kaca yang diperkuatkan PC) dapat mencapai ikatan kekuatan tinggi oleh kimpalan laser, terutama untuk aplikasi yang memerlukan ketelusan optik .

- Polyamide (PA6/PA12)
Komposit poliamida bertetulang serat karbon (seperti PA 6- cf) menunjukkan kadar penyerapan tenaga yang tinggi dalam kimpalan laser CO₂ dan sesuai untuk pemprosesan cepat . titik lebur yang tinggi dan hygroscopicity yang rendah membantu mengurangkan kekurangan porositas semasa kimpalan .

2. Plastik Kejuruteraan dan Komposit
- Polyphenylene sulfide (PPS)
Termoplastik separuh kristal, tahan suhu tinggi (Tg kira-kira 90 darjah) dan hygroscopicity rendah . kajian kimpalan rintangan telah menunjukkan bahawa sendi-sendi yang disusun dengan serat karbon masih mengekalkan 61% kekuatan asal pada suhu tinggi (150 darjah)
- ** Polyetheretherketone (mengintip) **
Titik lebur yang tinggi (343 darjah) dan kestabilan terma yang sangat baik menjadikannya sesuai untuk kimpalan laser kuasa tinggi, tetapi input haba perlu dikawal dengan tepat untuk mengelakkan degradasi haba . kajian telah menunjukkan bahawa bahan-bahan kompositnya dapat mengoptimumkan mikrostruktur melalui input siklik}

 

Kedua, parameter teknikal utama untuk pemilihan bahan
1. Ciri -ciri penyerapan optik
- Tenaga laser CO₂ (panjang gelombang 10 . 6μm) terutamanya diserap oleh polimer yang mengandungi kumpulan polar (seperti PA, PPS), manakala bahan-bahan polariti rendah (seperti PP) perlu meningkatkan kecekapan penyerapan melalui bahan tambahan (grafik).
-Heterostructures polimer/graphene mesoporous dua dimensi (seperti MPDG) mengoptimumkan pemindahan tenaga laser melalui kawasan permukaan dan kekonduksian yang tinggi, dan sesuai untuk kimpalan peranti mikro yang tinggi .

2. tingkah laku terma dan kristal
-Tingkah laku penyerapan semula bahan-bahan separuh kristal (seperti PP, PP) perlu memadankan parameter laser untuk mengelakkan input haba yang berlebihan yang membawa kepada embrittlement antara muka . sebagai contoh, pemilihan panjang dalam PP 00}
- Bahan amorf (seperti PC) tidak mempunyai titik lebur yang jelas, jadi tetingkap kimpalan perlu dikawal oleh suhu peralihan kaca (TG) untuk mencegah kemerosotan bahan .

3. Pengaruh gentian pengukuhan
- Kimpalan laser komposit bertetulang serat karbon (CFRP) memerlukan keseimbangan antara orientasi serat dan tingkah laku pencairan matriks . sebagai contoh, komposit serat karbon/PA6 mempamerkan kekuatan tinggi dan ikatan interlayer dalam pembuatan tambahan skru, dan pengabdian laSer}

---

III . Strategi Pengoptimuman Proses
1. kawalan parameter laser
- Penalaan panjang gelombang (seperti laser CO₂ yang boleh ditukar) dapat mengoptimumkan penyerapan tenaga untuk bahan yang berbeza, seperti kawalan tepat kedalaman lebur oleh penalaan halus panjang gelombang dalam kimpalan PP .
- Ketumpatan kuasa dan kelajuan pengimbasan perlu dipadankan dengan bahan termal bahan untuk mengelakkan terlalu panas (seperti mengintip) atau gabungan yang tidak mencukupi (seperti PA6) .

2. ** Reka bentuk antara muka dan teknologi tambahan
- Penggunaan tenggelam haba telus (seperti kaca kuarza) dapat mempercepatkan penyejukan zon kimpalan dan mengurangkan kerosakan haba, yang sesuai untuk lapisan kimpalan bahan nipis .
- Pemanasan atau rawatan pasca (seperti pemanasan inframerah) dapat meningkatkan kekuatan ikatan interlayer, terutama untuk komposit kandungan serat tinggi .

 

IV . Kes dan Cabaran Aplikasi
1. Kes -kes yang berjaya
- Komponen ringan automotif: Komposit CF yang dikimpal laser6- digunakan untuk kurungan pintu, dengan peningkatan kekuatan 30% ke atas bahagian suntikan konvensional .
- Elektronik Fleksibel: Kain poliester-spandeks mencapai kekonduksian yang tinggi (4Ω/cm) melalui metallization langsung laser, sesuai untuk sensor tekstil pintar .

2. kesesakan teknikal
-Bahan yang sangat reflektif (seperti polimer yang dipenuhi serbuk aluminium) memerlukan perkembangan teknologi salutan anti-reflektif .
- Perbezaan dalam pekali pengembangan haba polimer yang berbeza dalam kimpalan multi-material dengan mudah boleh membawa kepada kepekatan tekanan interfacial .

 

Ringkasan
Pemilihan bahan -bahan untuk teknologi kimpalan laser CO₂ perlu secara komprehensif mempertimbangkan kesan penyerapan optik, tingkah laku terma dan fasa tetulang . penyelidikan masa depan dapat memberi tumpuan kepada: ① Membangunkan penyerap baru untuk mengembangkan skop aplikasi bahan; ② Mengoptimumkan parameter kimpalan dalam kombinasi dengan pembelajaran mesin; ③ Meneroka potensi untuk peraturan mikrostruktur bahan dalam situ dengan input haba kitaran .