辐射焊接

采用激光射线方法焊接塑料可使用特殊的大功率二极管激光发生器。用于塑料焊接的激光设备在结构类型方面与焊接金属的激光焊机区别明显。

辐射焊接优点

激光焊接具有多种优点：

1、无接触(无材料黏附，更光洁的焊缝，无焊缝细毛/不形成微粒)。

2、精度极高，速度极快(高度自动化，经济性)。

3、适用于二维和i维轮廓(例如由工业机器人控制)。

4、极佳的焊缝强度和焊缝质量以及焊缝外观。

5、通过针对性很强的加热，使受热影响区很小。

6、无振动(工件无运动)。

激光焊接用途广泛。例如由于其受热影响区很小，它适用于电子元件和极小工件的焊接，原则上，任意形状和规格的工件均适用于激光焊接。由于激光焊接具有良好的自动化可隧性，它还可以用于汽车工业或容器制造业以及机器制造业等领域中大型结构件的焊接。

辐射焊接过程

激光焊接过程可划分为4个阶段：

1、激光射线穿透透明的第一个对接件，到达吸光的第二个对接件。

2、吸光对接件的表面将寓含能量的激光射线转换为热能

3、通过两个已固定的对接件之间的接触，将热量传递给透明的对接件，使之同样熔化的对接件，使之同样熔化。

4、通过熔化产生的热膨胀施加焊接所需的焊接压力。这时，数秒钟之内即可在熔断部分产生焊缝。

红外线辐射焊接法，可用于聚氯乙烯和低密度聚乙烯。加热器是碳化硅粘土棒。末端镀金属，以利于电气接触。也可用电热石英管作加热器。这种方法的效率取决于薄膜接合处所能达到的温度，也就是说与薄膜材料所吸收的辐射热量有关。大多数塑料在辐射波长3微米时，其吸收能量最大，相应的表面温度约700℃。在焊接较薄的薄膜时，温升速度、最终所达到的温度，随铺在焊接处的衬垫材料的不同而不同。用压缩的灯烟或黑纸作衬垫材料，焊接效果较好。虽然该法速度低，商品化生产不够经济，但是对于不易焊接的薄膜却是很有用的。

红外焊接是一种非接触式(无尘)对接焊接方法。它主要用于对焊缝质量要求极高的焊接任务。

除管道工程外，红外焊接主要用于无尘车间和超级无尘车间以及芯片制造和医疗技术/制药等工业领域。

辐射焊接优点

红外焊接工艺流程与热元件焊接的相似，但待焊接工件仅通过吸收红外射线能量进行加热。与热元件焊接法相比，红外焊接法的优点如下：

1、辐射发生器表面不会出现材料黏附现象，因为焊接件与红外发生器之间没有直接接触÷

2、循环时间更短(因为塑化时间段较短)。

3、焊缝的外观更好(焊缝凸起小)。

4、加热仅限于焊接区(例如使用与工件轮廓相同的红外辐射器)。

与优点相对的当然也有缺点。热元件焊接法可通过熔化来补偿成型件公差，与之相比，红外焊接由于缺少补偿阶段，只能有限地补偿公差。

辐射焊接过程

1、加热：加热并使成型件表面熔化(熔化阶段)。

2、转换：红外加热辐射器驶离焊接区。

3、对接：通过压力和位移控制系统施加对接力(高对接速度是焊缝质量的一个标准)。

4、冷却：熔化的焊缝范闱冷却凝固(距离与时问应尽可能呈线性关系)。

通量

在流体运动中，通量表示单位时间内流经某单位面积的某属性量，是表示某属性量输送强度的物理量。

辐射通量又称辐射功率，指单位时间内通过某一截面的辐射能，是以辐射形式发射、传播或接收的功率，单位为W（瓦），即1W=J/s（焦耳每秒）。它也是辐射能随时间的变化率Φ=dQ/dt 。测量辐射通量的方法一般是由直流电置换辐射通量的等价置换原理进行的。

实际上，辐射源所发射的能量往往由很多波长的单色辐射所组成，为了研究各种波长的辐射能量，还须对单一波长的光辐射作相应的规定。前面介绍的几个重要辐射量，都有与其相对应的光谱辐射量，光谱辐射量又叫辐射量的光谱密度，是辐射量随波长的变化率：

Φ(λ)=dΦ/dλ （1）

单位为W/μm（瓦每微米）,或W/nm（瓦每奈米）其中波长为λ的辐射通量与λ值有关。总辐射通量应该是各谱段辐射通量之和或辐射通量的积分值。

人眼感受到的辐射通量称为光通量。

辐射通量密度指单位时间内，单位面积上所接受的辐射能量。又称辐照通量密度。符号为E。通常用瓦·米表示。为辐射气候学和辐射测量学中的一个基本量。在气象学文献中又常被称为辐射强度（radiant intensity），但辐射强度严格地说应为辐射源单位立体角上在单位时间内所发射出的辐射通量。两者有所区别。

通过单位面积的辐射通量，SI单位为瓦/米的平方。等于包含有考虑的位点在内的无限小面积元上照射的辐射通量或辐射功率P除以此面积元的面积。(dP/dS，当在考虑的面积上的辐射功率为常数时，可简化成：E=P/S)。其SI制单位为w/㎡。对于不被靶物及其环境所散射或反射的垂直入射的平行光束而言，它和积分通量功率相当。

辐射通量密度的峰值

维恩位移定律描述辐射能量峰值波长随温度升高向短波长的方向偏移，它表明高温地物发射波长较短的电磁波，如火山喷溢出的熔岩流发射红光（波长介于600―700nm）；低温地物发射波长较长的电磁波；而介于两者之间的常温地物，如地物在绝对温度为290K时，则发射峰值波长为10μm的热红外线。因此，维思位移定律将有助于对所要探测的目标，选择传感器的最佳工作波段。

斯蒂芬-波尔兹曼定律指出黑体辐射通量与其绝对温度四次方成正比，M=σT4。

地物的发射率

上述斯蒂芬济尔兹曼定律、维恩位移定律只适用于黑体辐射。但是在自然界中黑体辐射是不存在的，我们所见到的是一般地物，而一般地物的辐射要比黑体辐射小。如果利用黑体辐射的有关公式，则需增加一个因子，这个因子就是波谱比辐射率ε_λ。所谓地物的波谱比辐射率是指地物单位面积上辐射通量M1与同一温度下同面积黑体辐射通量M2之比值。即

ε_λ=(M₁ (λ₁T))/(M₂ (λ₂T))； M=εσT^4。

一般地物波谱比辐射率不仅与地面种类、表面状态、温度等有关，而且还与波长有关。因此，按波谱比辐射率与波长的不同关系，可以把辐射源分成三类。

①黑体或绝对黑体，其ε_λ=1，ε_λ不随波长变化。

②灰体，其ε_λ=常数<1，由基尔霍夫辐射定律可知其波谱吸收率α_λ=ε_λ<1为常数。

③选择性辐射体，其ε_λ随波长而变化，而且 ε_λ<1，因而波谱吸收率α_λ也随波长变化，并且α_λ<1。

表示在同一温度下，每种辐射体发射率的情况。其中黑体的发射率最大（ε=1）。因此，黑体的光谱分布曲线是各种辐射体曲线的包络线。灰体的发射率是黑体的几分之一，为一个不变的分数，当灰体的发射率越接近于1时，它就越接近于黑体。选择性辐射体的发射率随波长变化，但是不管在那个波长，其发射率值都比黑体发射率小即ε_λ<1。

基尔霍夫定律

在红外遥感系统设计中，可以把一些红外辐射体看成灰体（例如人体、喷气式飞机尾喷管、无动力空间飞行器、地球背景以及空间背景等），也可以在某些波段内把选择性辐射体看成灰体（如果发射率ε_λ在这些波段内近似不变），这样就简化了计算工作。

基尔霍夫在研究辐射传输过程中发现：在任一给定的温度下，地物单位面积上的波谱辐射通量密度和对应波谱吸收率之比，对任何地物都是一个常数，并等于该温度下黑体对应的波谱辐射通量密度。这就是基尔霍夫定律。它可写成如下的数学形式：M_λ/α_λ=M_λ(黑体)。

这个定律的含义是，好的吸收体也是好的发射体。

以下简单地讨论地物的吸收率α和发射率ε之间的关系。

根据基尔霍夫定律，在一给定的温度下，任何地物的发射率，在数值上等于该温度下的吸收率。对于不透明地物来说，公式可写成：ε=1-α。

由上述公式可写成：M=εM_黑=εσT^4

上面公式对于任何地物的红外发射能量都可以采用。该式表明由于红外辐射能量与温度四次方成正比，所以只要地物微小的温度差异，就会引起红外辐射能量较显著变化。这种特征构成红外遥感的理论根据。该公式还表明地物辐射红外能量与它的发射率成正比。