文/北京凱普林光電有限公司

各式各樣的塑料制品在我們的生產(chǎn)和生活中隨處可見(jiàn)，塑料材質(zhì)的加工方法也是種類繁多，僅針對(duì)熱塑性塑料焊的方法就超過(guò)15種，比如：加熱工具焊接、超聲波焊接、振動(dòng)摩擦焊接……但針對(duì)三維幾何形狀、中空體、大型零部件等產(chǎn)品，以上加工方式或多或少存在一些工藝問(wèn)題，而激光焊接很好的解決了這些問(wèn)題。

目前，激光焊接塑料的方法可分為非接觸激光焊接和激光透射焊接，這里我們主要介紹激光透射焊接。激光透射焊接指的是激光束穿過(guò)透過(guò)激光塑料到達(dá)吸收激光塑料的表面，借助激光束產(chǎn)生的熱量作用于接觸面，使塑料接觸面熔化，進(jìn)而將熱塑性部件粘結(jié)在一起的技術(shù)。這種焊接方式既能應(yīng)用于搭接接頭的焊接，又能應(yīng)用于對(duì)接接頭的焊接，也已逐漸應(yīng)用于汽車離合器、剎車零部件、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋提、汽車車燈等的制造中。

激光焊接塑料的原理是：兩種塑料在低壓力下被夾緊在一起，通過(guò)反射鏡、透鏡或光纖組成的光路系統(tǒng)，將激光器產(chǎn)生的光束聚焦于待焊接區(qū)域，形成熱作用區(qū)，其中一種塑料對(duì)于近紅外激光是透射的，另一種塑料吸收激光，吸收激光能量的塑料將光能轉(zhuǎn)化為熱能，在塑料的接觸面熔化，同時(shí)熱也傳導(dǎo)到透射近紅外光線的塑料表面，形成熔化區(qū)。在夾緊力的作用下，熔化區(qū)域產(chǎn)生分子間的混合，當(dāng)熔融的尺寸達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，撤掉激光熱源，在一定壓力的繼續(xù)作用下，冷卻后形成焊縫，實(shí)現(xiàn)透射激光塑料焊接。為了提高上層塑料的吸收性能，常常添加吸收劑；另外，為了提高透過(guò)塑料的透過(guò)性能，也常添加透過(guò)性高的染料。

透過(guò)激光塑料焊接的主要優(yōu)勢(shì)是：

1)     利用高能量密度的激光熱源，實(shí)現(xiàn)塑料接合面溫度的最佳化，以保證塑料激光焊接過(guò)程的高速度和高精度化。

2)     通過(guò)激光束形狀和尺寸的變化，可以將熱影響區(qū)和接合區(qū)域控制到很小的程度。焊接區(qū)域的外表面看不到焊接形成的痕跡，也看不到由焊接所形成的損傷。

3)     焊接前將零部件組裝好，焊接過(guò)程非常容易。

4)     對(duì)零部件的形狀和尺寸沒(méi)有限制，使零部件的設(shè)計(jì)自由度有一個(gè)飛躍性的提高。

5)     焊接過(guò)程中沒(méi)有震動(dòng)，對(duì)于電子元件、醫(yī)療器械等震動(dòng)敏感的零部件來(lái)說(shuō)是非常有利的。

6)     非接觸加工(連接的零部件和熱源沒(méi)有物理性的接觸)，容易維持醫(yī)療及食品器械等的衛(wèi)生安全。

7)     激光光束傳送自由度高，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

8)     不會(huì)產(chǎn)生有毒的煙霧等，焊接現(xiàn)場(chǎng)安全可靠。

透射激光焊接熱源

激光透射焊接選用紅外激光做為焊接熱源，波長(zhǎng)以980nm為主，功率級(jí)別根據(jù)焊接尺寸和材料不同，一般選用30W-200W光纖輸出半導(dǎo)體激光器。凱普林光電60W-200W半導(dǎo)體激光器，集成高精度控制系統(tǒng)，以無(wú)接觸焊接、極小的熱影響區(qū)以及焊點(diǎn)溫度可控等特點(diǎn)，應(yīng)用于塑料焊接。