塑料加工用激光焊接技术

     激光焊接技术是借助激光束产生的热量使塑料接触面熔化，进而将热塑性片材、薄膜或模塑零部件粘结在一起的技术。它 早出现在20世纪70年代，但是由于费用昂贵，无法和更早的塑料粘接技术相竞争，如振动焊接技术、热板焊接技术。但是从20世纪90年代中期开始，由于激光焊接技术所需要的设备费用下降，该技术才渐渐受到人们的广泛欢迎。

    当被粘接的塑料零部件是非常精密的材料(如电子元件)或要求无菌环境(如医疗器械和食品包装)时，激光焊接技术就能派上很大用场。激光焊接技术速度快，特别适用于汽车塑料零部件的流水线加工。另外对于那些很难使用其它焊接方法粘接的复杂的几何体，可以考虑使用CO2激光焊接技术。

    优点

    激光加工具有很多优点，其中有：

    焊接设备不需要和被粘结的塑料零部件相接触。

    速度快。

    设备自动化程度高，很方便的用于复杂塑料零部件加工。

    不会出现飞边。

    焊接牢固。

    可以得到高精度的焊接件。

    无振动技术。

    能产生气密性的或者真空密封结构。

     小化热损坏和热变形。

    可以将不同组成或不同颜色的树脂粘结在一起。

    工艺

     常用的激光焊接形式被称为激光透射焊接。该技术的过程为：首先将两个待焊接塑料零部件夹在一起，然后将一束短波红外区的激光定向到待粘结的部位。激光束通过上层透明材料，然后被下层材料吸收。激光能量被吸收使得下层材料温度升高，熔化上层以及和下层的塑料。上层材料可以是透明的或者是有颜色的，但是必须能够保证有足够的激光通过。

激光透射焊接的工作示意图

    在过去由于两个透明的塑料层都不能吸收足够的激光能量，利用透射技术将它们焊接在一起是不可能；同样由于光束不具备足够的穿透能力，达到加热焊接接触面的作用，利过透射技术将两个黑色层的材料焊接在一起也是不可能的。但是 近的技术进步，已经可以将这两种类型的材料焊接在一起。

    设备

激光透射焊接技术主要使用两类激光设备：一个是掺钕钇铝石榴石合成晶体(Nd3+:YAG)，另一个是半导体二极管。Nd3+:YAG激光的波长为1064纳米(nm)，容易被含有特殊填料或颜料的塑料吸收。可以通过光导纤维将激光很方便的传送到激光头，尤其是在使用自动化装置的焊接技术。

    二极管激光器产生的波长范围在800-1000nm之间，这对焊接来说是效率 高的能量区域。它结构紧凑，可以很方便的安装在自动化设备上。二极管激光的吸收特征和Nd3+:YAG的吸收特征类似。

    塑料焊接有时也使用二氧化碳激光器。它能产生10600nm的光波，这同Nd3+:YAG和二极管激光器产生激光相比，更容易被塑料吸收。但是二氧化碳激光的穿透性能没有其它两种激光器产生的激光。因此二氧化碳激光器主要用于薄膜材料焊接。

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