在現(xiàn)代工業(yè)中,激光切割機在對厚亞克力材料進行高效的加工和電氣微連接的需求不斷增加。在很多領(lǐng)域中,亞克力材料或工藝的兼容性不足以進行常規(guī)的處理,例如亞克力工藝品,或不希望使用粘合劑和機械緊固件。這種情況可能在儲能行業(yè)非常普遍,因為作為新興亞克力工藝品 亞克力導光板,需要使用亞克力材料來制造導光板和導光板打點。而在消費工藝品行業(yè)中,亞克力工藝品和導光板批量生產(chǎn)不斷推動創(chuàng)新,也對傳統(tǒng)的切割亞克力提出挑戰(zhàn)。
激光切割厚亞克力從激光器的角度來看,存在諸多挑戰(zhàn),使得厚材料25-35mm的亞克力180w激光器效率比較慢,亞克力變形和彎曲,所有這些目標都需要仔細控制過程的熱輸入。在傳統(tǒng)的激光深熔焊接工藝中,克服材料閾值通常需要較高的平均功率。高反材料和異種金屬的焊接所需的平均功率可能更高,基本難題之一是使用熱傳導焊工藝還是使用深熔焊工藝。熱傳導焊接時,寬度較大、強度較弱的熱源往往會產(chǎn)生較高的熱輸入和熱影響區(qū),因此通常不建議將其作為解決薄片金屬焊接問題的辦法。在深熔焊時,高集中、高強度的熱源可盡可能減小熔池,從而有助于控制熱輸入。因此,深熔焊接參數(shù)的調(diào)試對于獲得高質(zhì)量的結(jié)果至關(guān)重要。
激光切割機切割亞克力廣泛采用的一種方法是使用納秒(ns)脈沖C02激光器。這些短脈沖、高峰值強度的激光器可能更適合于打標、雕刻和其他材料去除過程,所以憑直覺判斷,它們用于材料焊接過程時可能會起相反的作用。但主振蕩功率放大器(MOPA)提供的脈沖控制具有出色的參數(shù)靈活性,從而實現(xiàn)了可能進行金屬接合的處理方式。納秒脈沖光纖激光器以幾微焦到>1mJ的脈沖能量運行,脈沖持續(xù)時間范圍10-1000ns,并能達到>10千瓦的峰值功率,以高達4MHz的頻率運行,從而明顯區(qū)別于連續(xù)波(CW)等傳統(tǒng)激光器甚至準CW(QCW)長脈沖激光器,但很多還是在這些范圍內(nèi)運行。
使用高功率激光接作為切割光源工具適用于多種應用,也適合于克服從25mm到35的材料切割挑戰(zhàn)。35mm的切割尤其具有挑戰(zhàn)性,因為它需要進行非常微妙的能量平衡,足以使金屬熔化,但又不能產(chǎn)生顯著的汽化和等離子體。箔材易于使用搭接方式進行焊接,在這種工藝中,亞克力之間緊密接觸是實現(xiàn)良好效果的必要條件,但這對夾具提出了重大挑戰(zhàn)。如今的電池生產(chǎn)過程對多層箔材疊合焊接有許多嚴格的要求,現(xiàn)有技術(shù)是超聲焊接,但制造商越來越希望使用激光焊接來提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量并改進箔材堆疊限制。激光器可提供很多潛在解決方案,但紅外(IR)納秒激光器已證明能夠使用200W EP-Z激光器多達35以上亞克力或塑料板材,使用比較多。