因摻鉺和摻銩光纖激光器的發(fā)射頻譜范圍為1.4-2.0μm，多年前它們已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療和航空領(lǐng)域。我們知道，許多聚合物在這些波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸收率較高，但最近驗(yàn)證，這一水平的吸收率可用于焊接一系列的半透明和全透明的聚合物，同時(shí)可以使焊縫在肉眼看來(lái)光學(xué)透明。

　　實(shí)驗(yàn)工作

　　最初的系列測(cè)試通過(guò)在不同厚度的常用高分子樹脂上進(jìn)行可控的焊接，然后鑒定出功率、光斑大小、作用時(shí)間。選取一定的光斑尺寸和平均功率，并且在衡量不同種類不同厚度的透明聚合物吸收性的期間，不會(huì)發(fā)生熔融。這種在波長(zhǎng)為1540nm和1940nm下進(jìn)行得靜態(tài)作用試驗(yàn)，可以計(jì)算出其吸收率（見下表1）。

　　表1：波長(zhǎng)為1540nm和1940nm時(shí)透明聚合物的吸收率

　　隨著材料和摻銩激光束的作用時(shí)間增加，可以很清楚看到材料主體部分有一定深度的熔融。隨著激光束和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可控焊接的深度即取決于激光功率和位移速度。這一基本的關(guān)系幾乎適用于所有焊接加工過(guò)程。當(dāng)兩層透明聚合物固定在一起，是有可能通過(guò)調(diào)節(jié)焊接速度而實(shí)現(xiàn)搭接焊的。圖1顯示的是一次穿透多層聚丙烯的光學(xué)透明焊接。

圖1：穿透焊接多層聚丙烯

　　摻銩光纖激光器中的熱量輸入的比率得到嚴(yán)格控制，這使得輸入接合面的熱量也受到嚴(yán)格控制。進(jìn)一步試驗(yàn)證明對(duì)接焊和搭接焊能形成光學(xué)透明的接合面，這種技術(shù)也可以應(yīng)用于其他多種接合面結(jié)構(gòu)，例如填角焊、道釘焊、點(diǎn)焊，同時(shí)還可用于卷邊焊、端接焊、角焊和T形焊。實(shí)驗(yàn)同時(shí)顯示多條焊道可以增加焊接深度和質(zhì)量，多層聚合物薄膜同樣可以使用單一或多焊道技術(shù)焊接。這種焊接工藝有許多優(yōu)點(diǎn)，最重要的一點(diǎn)是，不需要材料改性或其他紅外吸收層來(lái)增強(qiáng)聚合物對(duì)激光的吸收。

　　表2：預(yù)焊接速度數(shù)據(jù)

　　總結(jié)

　　實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果驗(yàn)證了用于焊接透明聚合物的新型焊接技術(shù)，并再次肯定了光纖激光器技術(shù)取得快速的發(fā)展。