在现代工业中,激光切割机在对厚亚克力材料进行高效的加工和电气微连接的需求不断增加。在很多领域中,亚克力材料或工艺的兼容性不足以进行常规的处理,例如亚克力工艺品,或不希望使用粘合剂和机械紧固件。这种情况可能在储能行业非常普遍,因为作为新兴亚克力工艺品 亚克力导光板,需要使用亚克力材料来制造导光板和导光板打点。而在消费工艺品行业中,亚克力工艺品和导光板批量生产不断推动创新,也对传统的切割亚克力提出挑战。
激光切割厚亚克力从激光器的角度来看,存在诸多挑战,使得厚材料25-35mm的亚克力180w激光器效率比较慢,亚克力变形和弯曲,所有这些目标都需要仔细控制过程的热输入。在传统的激光深熔焊接工艺中,克服材料阈值通常需要较高的平均功率。高反材料和异种金属的焊接所需的平均功率可能更高,基本难题之一是使用热传导焊工艺还是使用深熔焊工艺。热传导焊接时,宽度较大、强度较弱的热源往往会产生较高的热输入和热影响区,因此通常不建议将其作为解决薄片金属焊接问题的办法。在深熔焊时,高集中、高强度的热源可尽可能减小熔池,从而有助于控制热输入。因此,深熔焊接参数的调试对于获得高质量的结果至关重要。
激光切割机切割亚克力广泛采用的一种方法是使用纳秒(ns)脉冲C02激光器。这些短脉冲、高峰值强度的激光器可能更适合于打标、雕刻和其他材料去除过程,所以凭直觉判断,它们用于材料焊接过程时可能会起相反的作用。但主振荡功率放大器(MOPA)提供的脉冲控制具有出色的参数灵活性,从而实现了可能进行金属接合的处理方式。纳秒脉冲光纤激光器以几微焦到>1mJ的脉冲能量运行,脉冲持续时间范围10-1000ns,并能达到>10千瓦的峰值功率,以高达4MHz的频率运行,从而明显区别于连续波(CW)等传统激光器甚至准CW(QCW)长脉冲激光器,但很多还是在这些范围内运行。
使用高功率激光接作为切割光源工具适用于多种应用,也适合于克服从25mm到35的材料切割挑战。35mm的切割尤其具有挑战性,因为它需要进行非常微妙的能量平衡,足以使金属熔化,但又不能产生显著的汽化和等离子体。箔材易于使用搭接方式进行焊接,在这种工艺中,亚克力之间紧密接触是实现良好效果的必要条件,但这对夹具提出了重大挑战。如今的电池生产过程对多层箔材叠合焊接有许多严格的要求,现有技术是超声焊接,但制造商越来越希望使用激光焊接来提高生产效率、质量并改进箔材堆叠限制。激光器可提供很多潜在解决方案,但红外(IR)纳秒激光器已证明能够使用200W EP-Z激光器多达35以上亚克力或塑料板材,使用比较多。