塑料激光焊接的方法、優(yōu)勢及應(yīng)用

激光焊接作為一種熔接塑料制品的技術(shù)，主要用于連接敏感性的塑料制品，例如線路板、塑料零件電子感應(yīng)器、復(fù)雜形狀的塑料制品，以及醫(yī)療器械等要求嚴(yán)格密封及潔凈度的塑料制品。

激光焊接原理

利用激光焊接技術(shù)進(jìn)行兩件塑料部件焊接時(shí)，首先需要把部件夾緊在一起，然后以波長為810 ~ 1064 nm的近紅外線激光透射過第一個(gè)部件，激光透射后被第二個(gè)部件吸收，所吸收的近紅外線激光化為熱能，將兩個(gè)部件的接觸表面熔化形成焊接區(qū)。激光焊接工藝能夠制造出超過原材料強(qiáng)度的焊接縫。

塑料激光焊接常用焊接方法

在實(shí)際應(yīng)用中，塑料激光焊接有幾種不同的焊接工藝方不法。

順序型周線焊接，激光沿著塑料焊接層的輪廓線移動(dòng)并使其熔化，將塑料層逐漸粘結(jié)在一起；或者將被夾層沿著固定的激光束移動(dòng)達(dá)到焊接的目的。

同步焊接，來自多個(gè)二極管激光器的激光束，通過光學(xué)元件將激光束整形，激光束被引導(dǎo)到沿著焊接層的輪廓線上，同時(shí)在焊縫處產(chǎn)生熱量，從而使整個(gè)輪廓線同時(shí)熔化并粘結(jié)在一起。

掃描焊接，掃描焊接又稱準(zhǔn)同步焊接，掃描焊接技術(shù)綜合了上述順序型周線焊和同步焊接兩種焊接技術(shù)。利用反射鏡產(chǎn)生高速激光束10 米/秒的速度，沿著待焊接的部位移動(dòng)，使得整個(gè)焊接處逐漸發(fā)熱并熔合在一起。

照射掩膜焊接，激光束通過模板進(jìn)行定位，熔化并粘結(jié)塑料，模板只暴露出下面塑料層上面積一個(gè)很小的精確的焊接部位，激光束僅對制品上沒有被掩膜遮住的部分加熱。使用這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)低至10微米的高精度焊接。

塑料激光焊接的優(yōu)勢

激光焊接應(yīng)用于塑料部件熔接的優(yōu)點(diǎn)包括：焊接精密、牢固和密封不透氣和不漏水，焊接過程中樹脂降解少、產(chǎn)生的碎屑少，制品的表面能夠在焊縫周圍嚴(yán)密地連接在一起。激光焊接沒有殘?jiān)膬?yōu)點(diǎn)，使它更適用于國家食品藥品監(jiān)督管理局管制的醫(yī)藥制品及電子傳感器等。

易于控制，可焊接尺寸小或外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件。由于激光便于計(jì)算機(jī)軟件控制，而且光纖激光器輸出可靈活地達(dá)到零件各個(gè)細(xì)微部位，采用激光焊接能夠焊接其它焊接方法不易達(dá)到的區(qū)域，焊接具有復(fù)雜外形、甚至是三維幾何形狀的制品。

與其他熔接方法比較，激光焊接大幅減少制品的振動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力。這意味著制品或者裝置內(nèi)部組件的老化速度更慢，可應(yīng)用于易損壞的制品。能夠焊接許多種類不同的材料。例如，能將透過近紅外激光的聚碳酸脂，玻纖增強(qiáng)的黑色聚對苯二甲酸丁二脂連接在一起，而其它的焊接方法根本不可能將兩種在結(jié)構(gòu)、軟化點(diǎn)和增強(qiáng)材料等方面如此不同的聚合物連接起來。

塑料激光焊接應(yīng)用

激光焊接是一項(xiàng)無振動(dòng)焊接技術(shù)，因此它特別適合用于鼠標(biāo)、移動(dòng)電話、連接器等加工精密的電子元器件，以及那些需要以更清潔的方式來熔接的復(fù)雜部件，例如含有線路板的塑料制品、醫(yī)療設(shè)備等。

在汽車工業(yè)中，激光焊接塑料技術(shù)可用于制造很多汽車零部件，如自動(dòng)門鎖、無鑰匙進(jìn)出設(shè)備、燃油噴嘴、變檔機(jī)架、發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器、駕駛室機(jī)架、液壓油箱、過濾架、前燈和尾燈等。其它汽車方面的應(yīng)用還包括進(jìn)氣管光歧管的制造以及輔助水泵的制造。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光焊接技術(shù)可用于制造液體儲槽、液體過濾器材、軟管連接頭、造口術(shù)袋子、助聽器、移植體、分析用的微流體器件等。

激光還可以將塑料薄膜焊接在一起，它沿著薄膜的邊緣移動(dòng)，通過粘接作用形成一個(gè)包裝用的封體結(jié)構(gòu)。操作過程可以完成的非?？臁?/p>

新材料激活激光焊接應(yīng)用

研究表明，聚合物對近紅外線激光的透射率至少達(dá)到20-50%，采用激光焊接技術(shù)才能獲得優(yōu)良的焊接效果。絕大多數(shù)本色塑料和很多有色半透明塑料，都能夠達(dá)到此透光率要求，換句話說，激光焊接可以應(yīng)用于絕大部分塑料。

另一方面，塑料對近紅外線激光的吸收率也是影響激光焊接效果的重要因素。大多數(shù)熱塑性塑料可通過加入適量的炭黑，大幅提高其對激光的吸收率，但是對一些材料而言，激光焊接的應(yīng)用還存在一定局限性。例如，如果兩種材料均為透明或者白色，近紅外線激光都能透射通過，致使材料對近紅外線激光的吸收極低，在這種情況下即不能采用激光焊接。另一個(gè)典型例子是PPS和LCP塑料，兩種材料對近紅外線激光的透射率很低，若光兩種材料同時(shí)填充炭黑，則由于激光無法穿透而無法激光焊接。此外，許多礦物填充的化合物，也不適宜用激光來焊接，為克服激光焊接的這些局限性，一些塑料生產(chǎn)商積極研究開發(fā)有助于改善激光透射率及吸收率的新材料，并取得了可喜的進(jìn)展，為激光焊接技術(shù)帶來更廣闊的應(yīng)用前景。