UltradurLUX–用于激光焊接的PBT.pdfVIP

Ultradur? LUX 用于激光焊接的 PBT Ultradur? 网站： 2 ULTRADUR? LUX 高且稳定的激光透过率 Ultradur? LUX 高且稳定的激光透过率 Ultradur? LUX 是一种全新的聚对苯二甲酸丁二醇酯 ( PBT)。巴斯夫研究人员成功对其形态进行了改进，使激 光透过率从 30% 提高到了近 60% ——这在 PBT 尚属首 次。产品机械性能接近标准 Ultradur?。 得益于激光透过率的改善，不仅焊接速度显著提高，其加 工窗口也大幅拓宽。周线激光焊接工艺如图 1 所示。在 相同的激光功率 (50 W) 和相同的透明焊接件厚度（2 毫 米）下，使用 波长为 1064 纳米的激光时，标准 PBT 的 焊接速度仅为 5-12 毫米 / 秒；而 Ultradur? LUX 的焊接 速度达到了 10 - 70 毫米 / 秒。在其它激光焊接工艺（如 准同步焊接）和加工参数（如更大的激光功率）下，也可 取得类似效果。 更高的激光透过率还带来了其它优点：例如，可以焊接更 厚的部件。这意味着之前需要采用其它连接方式的应用现 在也可使用激光焊接来完成。此外，也可降低激光功率以 延长激光器寿命。因此，激光透明塑料 Ultradur? LUX 不 仅为激光焊接开启了全新的可能，也显著提高了工艺效率。 快速可靠 – 对加工者的优点一览： 设计更自由 加工窗口宽 周期时间更短 工艺稳定性高 质量稳定性高 灵活性更大 激光扫描速度 [毫米/秒] 2 5 8 10 12 15 20 30 40 50 60 70 80 标准PBT Ultradur ? LUX 加工窗口大幅拓宽 未焊接 焊接后 激光输出功率 30 W，接触压力 1 MPa，焦点距离 -50 毫米 图 1：Ultradur? LUX 可大幅拓宽激光焊接 PBT 的加工窗口。 ULTRADUR? LUX 小散射中心即是解决方案 3 小散射中心即是解决方案 非结晶 半结晶 从原理来看，半结晶的热塑性塑料的激光焊接难度要高于 非结晶塑料，因为激光束会在球晶上发生散射。这个问题 在 半 结 晶 的 塑 料，特 别 是 PBT 上 尤 为 常 见。Ultradur? LUX 半晶 PBT 达到了前所未有的光学性能。与传统 PBT 相比，Ultradur? LUX 可透过更多的激光，激光束被散射后 的宽度大幅缩小（图 2 和图 3）。 图 2：半结晶的热塑性塑料与非结晶热塑性塑料的不同之处在于， 球晶微结构（结晶相）和非结晶相的折射能力不同。这就意味着激 光束会变得更宽，背散射也更大。 激光束能量密度 = 1,064 nm P = 1,000 mW d0 样本 穿过样本后的激光束 材料： 功率密度： PBT GF 30 270 mW/ 45 mm2 Ultradur? LUX B4300 G6 unc 560 mW/ 9 mm2 d 探测器 ? 6.8 mm ? 3 mm 图 3：激光束（波长 1,064 纳米）穿透 2 毫米厚度板材后的变宽情况：传统 PBT GF 30（左）和 Ultradur? LUX GF 30（右）比较。 从物理原理可知，若散射中心尺寸小于入射光束波长， 则光束偏转角度非常小。对最常见的掺钕钇铝石榴石激 光器或二极管激光器而言，波长约为 1,000 纳米（即： 1 微米）。因此，解决方法就是将球晶的尺寸限制在 1 微 米以内（图 4）。 图 4：小散射中心使光束偏转减小。 最大尺寸：1 微米 4 ULTRADUR? LUX 前所未有的光学性能 透射率 [%] 前所未有的光学性能 从透射曲线我们可以清楚地观察到 PBT 光学性能的改善。 在焊接激光的波长波长范围内，Ultradur? LUX 的激光透过 量约为标准 PBT 的两倍（图 5）。 此外，不光透射性有所提高——透过的激光质量也显著改 善。乌布利希球散射实验结果表明，在激光焊接的波长范 围内，激光几乎无法直接穿透传统无增强型 PBT——所有 光束都会或多或少地发生散射。但对于 Ultradur? LUX，直 接透射的激光可达约 50%，因此激光束变宽的幅度显著减 小（图 5 底部）。 100 80 Ultradur? LUX 标准 PBT 激光焊接波长 60 40 20 300 500 700 100 80 Ultradur? LUX 普通 PBT 激光焊接波长 900 1,100 1,300 1,500 1,700 1,900 2,100 2,300 2,500 波长 [nm] 60 40 50% 直接 透射 20 300 500 700 900 1,100 1,300 1,500 图 5 顶部：Ultradur? LUX 光谱分辨透射（总透射）率 图 5 底部：直接（非散射