激光塑料焊接对激光器的要求（激光塑料焊接中温度计质量监控原理及局限性）

在塑料激光焊接中，下层材料表面吸收激光能量后融化，而后热量传送给上层材料并融化上层材料的焊接面，继而形成完整的熔池。在焊接过程中，熔池的热量会向四周发散。辐射的红外线与熔池温度的大致关系如图1（熔池温度越高，红外线能量密度越高）：

图1

熔池辐射的红外线信号中只有很小的一部分信号被温度计接收到，如图2。温度计接收到熔池散发出的红外信号后，比对其校准数值，得到当下熔池的校准温度值。温度计的校准一般通过专用仪器进行，在出厂的时候，有一个标准热源可以设置温度（比如100°C,150°C,200°C等），温度计接受这一温度的红外信号后，通过软件的校准计算，将温度计上的反应温度值记录成为仪器设置的温度。

图2

此外，从图2可知，红外线信号最强的波段在2um-以上区间，如果使用这一区间的红外线信号进行软件处理，不管是信号处理还是结果分析都会相对较容易。

熔池热量的红外线信号从熔池散发后，穿透上层塑胶材料，才能被温度计探测到。我们以尼龙材料为例，下图显示了PA66 及PA66 GF30 两种2mm厚的板材为例，其红外线的穿透率图谱如图3：

图3

通过图谱我们发现，一般塑料材料（无定型材料除外）在2um波段以上的红外穿透率非常低，而之前我们说过，红外信号最强的波段在2um以上区间。因此，这导致处理熔池发出的红外线信号的难度相当大。

因此，在使用温度计作为塑料激光焊接的监控对象之前，一定要在实验室验证这一方式是否可行，如果温度计本身设置的监控波段不当或者红外信号较弱，则不能使用温度计作为该激光塑料焊接应用的监控对象。

来源：光的匠人