隨著綠色環(huán)保理念在全球工業(yè)生產(chǎn)中的貫徹以及生產(chǎn)成本控制方面的考慮，塑料作為一種性能優(yōu)異的可再生非金屬材料，被日益廣泛地應(yīng)用在各行業(yè)的零部件設(shè)計(jì)、制造上，傳統(tǒng)的金屬部件越來(lái)越多地被擁有同樣工作性能的塑料部件替代，同時(shí)對(duì)塑料零件之間的焊接連接技術(shù)和焊接質(zhì)量也提出了更高的要求，這些變化為激光焊接技術(shù)在塑料材料領(lǐng)域的應(yīng)用提供了契機(jī)。
1. 超聲波焊接：
超聲波焊接法通過(guò)機(jī)械高頻振動(dòng)而形成接縫。待裝配的部件加壓夾持于振蕩焊頭和固定焊頭之間，然后與接觸面呈直角，接受頻率為20～40KHz的超聲振動(dòng)。交替式高頻應(yīng)力在接縫界面處產(chǎn)生熱量，從而形成優(yōu)質(zhì)的焊接。
用于這一工藝的工具十分昂貴，因此，適宜在生產(chǎn)量較大時(shí)采用。應(yīng)用領(lǐng)域包括在多頭機(jī)上焊接醫(yī)療器材所用的閥門和篩檢程序、盒體、汽車部件、吸塵器外殼等。
二、塑料激光焊接原理：
最常用的激光焊接形式被稱為激光透射焊接，首先將兩個(gè)待焊接塑料零部件加壓力夾在一起，然后將一束短波紅外區(qū)的激光定向到待粘結(jié)的部位。
圖1 塑料激光焊接基本原理圖
激光束通過(guò)上層透光材料，然后被下層材料吸收，激光能量被吸收后轉(zhuǎn)換為熱能，由于兩層材料被壓在一起。熱能從吸收層傳導(dǎo)到透光層上，使得兩層材料熔化并結(jié)合。
圖2 塑料激光焊接過(guò)程示意圖
同時(shí)由于材料本身的熱膨脹擴(kuò)張產(chǎn)生內(nèi)部壓力。內(nèi)部壓力與外部壓力共同作用確保了兩部分的堅(jiān)固焊接。圖1、圖2直觀地說(shuō)明了塑料激光焊接的原理與過(guò)程。
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。
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(guò)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(duì)制品上沒(méi)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。
三、塑料激光焊接的工藝：
1. 激光的波長(zhǎng)：
塑料焊接過(guò)程中常用的是二極管激光器或半導(dǎo)體激光器。光束處于近紅外區(qū)域，并且光束波長(zhǎng)在400～1,100μm，可以通過(guò)光纖傳輸，在這個(gè)范圍內(nèi)的激光束可以被大多數(shù)的塑料所吸收。二極管激光焊接系統(tǒng)緊湊，并且激光器還可以達(dá)到更高級(jí)別的功率。激光的波長(zhǎng)可以根據(jù)特殊要求來(lái)設(shè)計(jì)。半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)一般是808～980μm。半導(dǎo)體激光器投資成本小，體積小，效率高。
2. 塑料材料：
熱塑性塑料包含無(wú)定形塑料和半晶性塑料。能夠被激光焊接的塑料均屬于熱塑性塑料。理論上，所有熱塑性塑料都能夠被激光焊接。塑料激光焊接技術(shù)對(duì)被焊接塑料的要求為：在熱作用區(qū)內(nèi)的材料，要求對(duì)激光光波的吸收性好；不屬于熱作用區(qū)部分的材料，則要求對(duì)光波的透過(guò)性好，尤其在對(duì)兩件薄塑料件進(jìn)行疊焊時(shí)更是如此。一般向熱作用區(qū)塑料中添加吸收劑可以達(dá)到目的。
3. 其他參數(shù)：
與金屬焊接不同，塑料激光焊接需要的激光功率并不是越大越好。焊接激光功率越大，塑料件上的熱作用區(qū)就越大、越深，將導(dǎo)致材料過(guò)熱、變形、甚至損壞。應(yīng)該根據(jù)需要融化的深度來(lái)選擇激光功率。
塑料激光焊接的速度比較快，一般得到1mm厚焊縫的焊接速度可達(dá)20m/min；而采用高功率的CO2激光器焊接塑料薄膜，最高速度可以達(dá)到750m/min。
四、塑料激光焊接的優(yōu)勢(shì)：
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