Kvalita při laserovém svařování plastů

Svařování dílů z plastických hmot laserovým paprskem patří mezi dynamicky se rozvíjející laserové průmyslové technologie. Svým uspořádáním svařenců, přeplátováním nebo stykovým, je obdobné svařování kovů. Naprosto odlišné je ale svou podstatou, spočívající na transparentnosti a absorpci plastů vůči paprsku laseru. Ideálním řešením je v tomto směru způsob přeplátování, kde vrchní svařovaný díl je vůči paprsku transparentní a spodní absorbující. Paprsek laseru, který je zaostřen do spáry mezi spojovanými díly, projde volně transparentním plastem a v místě spáry je absorbován povrchem spodního dílu za vzniku teploty, potřebné pro jeho natavení. Sdílením tepla se od spodního dílu v mžikovém intervalu nataví i povrchová vrstva transparentního materiálu a za určitého tlaku dojde ke svaření obou dílů. Přítlačný tlak je potřebný pro dosažení bezchybné kvality svaru při zachování neporušenosti jeho okolí. Jen minimální prostorová tepelná zátěž umožňuje svařovat i díly, které se nacházejí v bezprostřední blízkosti citlivých elektronických prvků. Na druhou stranu ale způsob svařování laserem dává i dobrou opačnou možnost makrosvařování při metrových délkách 2D a 3D svarů. Laserové svařování plastů umožňuje oproti jiným metodám spojování, jako jsou lepení nebo svařování ultrazvukem, vibrační svařování nebo svařování horkým vzduchem či horkým tělesem dosáhnout vynikající kvality svaru i vysoké produktivity při minimalizaci nákladů. Spoje vynikají vysokou jakostí, nejsou pórovité a jejich pevnost dosahuje většinou pevnosti základních materiálů (ve Fraunhoferově ústavu ILT bylo ověřováno svařování prozařováními u kompozitů se skelnými vlákny, kde pevnost spoje vlákny zesíleného polyamidu byla vyšší o 65 % než pevnost základního materiálu). Přesto je však třeba kvalitu těchto spojů ověřovat. Vedle příčin chyb, ke kterým může dojít přímo při svařovacím procesu a které se snaží řešit výrobci svařovacích zařízení doplněním svařovacího procesu o různé kontrolní způsoby a mechanismy, nejčastěji ve funkci pyrometrů, může dojít při způsobu svařování přeplátováním k nekvalitním svarům i z důvodu snížené transparentnosti vrchního dílu. To může být způsobeno stárnutím materiálu, nečistotami při samotném svařování nebo někdy i nekvalitní výrobou u dodavatele, mnohdy zaviněnou i nedostatečně vyčištěnou vstřikovací formou při změně materiálu dodávaných dílů. Tady nelze spolehnout jen na vizuální odhad, protože i zdánlivě neprostupný plastický materiál může být transparentní vůči infračerveným paprskům. Firma Prolas Produktionslaser, známý výrobce laserů a laserových systémů, vyvinula proto podle skutečných provozních potřeb, které se při svařování plastů u různých firem vyskytovaly, postupně dva kontrolní senzory pro spolehlivou a rychlou kontrolu transparentnosti, které mohou ověřit transparentnost dodávaných dílů ještě před jejich dalším užitím. První typ,označený IRSpec I, je vhodný pro porovnávací měření, druhý IRSpec II pro absolutní v blízké infračervené části spektra. Senzory mohou být vestavěné do výrobního cyklu nebo použité v mobilní přenosné verzi, založené na vysílači a přijímači laserového paprsku. Standardní vlnová délka vyzařování je 950 nm, možné jsou úpravy i pro 808 a 1064 nm. Přístroj je necitlivý vůči vedlejšímu rušivému svitu a údaje o transparentnosti udává v % na displeji, případně je ukládá do PC pro archivaci./jš/