激光焊(hàn)接作為一種熔接塑料製品的(de)技術,主要用於連接敏感性的塑(sù)料製品,例如線路板(bǎn)、塑料零件電子感應器、複雜形狀的塑料製品,以(yǐ)及醫療器械(xiè)等要求嚴格密(mì)封及潔淨度的塑料製品。
激光焊接原理
利用激光焊接技術進行兩件塑料部件焊接時(shí),首先需(xū)要(yào)把部(bù)件夾緊在一起,然後以波長為810 ~ 1064 nm的近紅外線激光NIR透射過第一個(gè)部件,激光透射後被第二個部件吸收,所吸收的近紅外線激光(guāng)化(huà)為熱能,將兩個部件的(de)接(jiē)觸表麵熔化(huà)形成焊接(jiē)區。激光焊接工藝能夠製造出超過原材料(liào)強度的焊接縫。 
塑料激光焊接常用(yòng)焊(hàn)接方法
在實際應用中,塑料激光焊接有幾種(zhǒng)不同的焊接工藝方不法。
順序型周線焊接(jiē)(Contour Welding):激光沿著塑料焊接層的輪廓線移動並使其熔化,將塑料層逐漸(jiàn)粘結(jié)在一起;或者將被(bèi)夾層沿著固定的激光(guāng)束移動達到焊接的目的(de)。
同步焊接(Simultaneous Welding):來自多個二極管(guǎn)激光器的激光束,通過光學元(yuán)件將激光束整形,激光束被引導到沿著焊接層的輪廓線上,同時在焊(hàn)縫處產(chǎn)生熱(rè)量,從而使整個輪廓線同時熔化並粘結在一起。
掃描焊接(Scan Welding) 掃描焊接又稱準同步焊接,掃描焊接技術綜(zōng)合了上述順序型周線焊和同步焊(hàn)接兩種焊接(jiē)技(jì)術。利用反射(shè)鏡(jìng)產生高速(sù)激光束(shù)(至少10 /秒的速度),沿著待焊接的部(bù)位移動,使得整個焊接處逐漸發熱並熔合在一起。
照射掩膜焊接(Mask Welding)。激光束通過模板進行定位,熔(róng)化並粘結塑料,模板隻暴露出下麵塑料層上麵積一個很小的精確的焊接部位,激光束僅對製品上沒有被掩膜遮住的部分加熱。使用這種技(jì)術可(kě)以實現低至10微米的高精度焊接。
塑料激光焊接(jiē)的優勢
激光焊接應用(yòng)於塑料部件熔接的優(yōu)點(diǎn)包括:
·   焊(hàn)接精密、牢固和密封(不透氣和(hé)不漏水(shuǐ)),焊(hàn)接過程中樹脂(zhī)降解少、產生的碎屑少,製品的表麵(miàn)能夠在焊縫周圍(wéi)嚴密地連接在一起。激光焊(hàn)接沒有殘渣的優點,使它更(gèng)適用於國家(jiā)食品藥(yào)品監督管理局管製的醫藥製品及電子傳感器等。
· 易於控製,可焊接尺寸小或外形結構複雜的工件。由於激光便於計算機軟件控製,而(ér)且光纖激光器輸出可靈活地達(dá)到零件各(gè)個細微部位,采用激光焊接能夠焊(hàn)接其它焊接方法不易(yì)達到的區域,焊接具有複雜外形、甚至(zhì)是三維(wéi)幾何形狀的(de)製品。
· 與其他熔接方法(fǎ)比較(jiào),激光焊接大幅減少製品的振動應(yīng)力和熱應力。這意味著製品(pǐn)或者裝置內部組件(jiàn)的老化速度更慢,可應用於易損壞的製品。
能夠焊接許(xǔ)多種類不(bú)同的材料。例如,能將透過近紅外(wài)激光的聚碳酸脂(PC)30%玻纖增強的(de)黑(hēi)色聚對苯(běn)二甲(jiǎ)酸丁二脂(PBT)連接在一起(qǐ),而其它的焊接方(fāng)法(fǎ)根(gēn)本不可能將兩種在結構、軟化點和增強材料等方麵如此(cǐ)不同的聚合物連(lián)接起來。塑料激光焊接應用 激光焊接是一(yī)項無振動焊接技術,因此它特別適合(hé)用於鼠標、移動電話、連接器等(děng)加工精密的電子元器件,以及那些需(xū)要以更清潔(jié)的方式來熔接的複雜部件,例如含有線路板的塑料製(zhì)品、醫療設備等(děng)。
在汽車(chē)工業中,激光焊接塑料(liào)技術可用於製造很(hěn)多(duō)汽車零部(bù)件,如自(zì)動門鎖(suǒ)、無鑰匙進出(chū)設備、燃油噴嘴、變檔機架、發動機傳感器(qì)、駕駛室機架、液(yè)壓油箱、過濾架、前燈(dēng)和尾燈等。其它汽車方麵的應用還包(bāo)括進氣管光歧管的製(zhì)造以及輔助水泵的製造。 在醫學領域,激光焊接技術可用(yòng)於(yú)製造液體(tǐ)儲槽、液體過濾器材、軟管連接頭、造口術袋子、助聽 器、移植體、分析用的微流體器件等。 
激光還可(kě)以將塑料(liào)薄膜焊接在一起(qǐ),它沿著薄膜的邊緣移(yí)動,通過粘接作用形成一(yī)個包裝用的封體結構。操(cāo)作過程可以完成的非常快。TWI的資料顯示,使(shǐ)用100 W的二氧化(huà)碳激光,可以每分鍾100米的速度焊接100微米的聚乙烯(xī)薄膜。
新材料激活(huó)激光焊接應用
研究表明(míng),聚合物對近紅外線激光的透射率至少達到20-50%,采用激光(guāng)焊接技(jì)術才能獲得優良的焊接效(xiào)果。絕大多數本色塑料和很多有色半透明塑料,都能夠達到(dào)此透光率要求,換句話說,激光焊接可以應用於絕大部分(fèn)塑料。
另一方麵,塑料對近紅外線(xiàn)激光的吸收(shōu)率(lǜ)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(hēi),大幅(fú)提高其(qí)對激光的吸收率,但是對一(yī)些材料而言,激光焊(hàn)接的應用還存在一定(dìng)局限(xiàn)性。例如,如果兩種(zhǒng)材料(liào)均為透明或者白色,近(jìn)紅外線激光都(dōu)能透射通過,致使材料對近紅外線激光的吸收極低,在這(zhè)種情況下即不能采用激光焊接。另一個典(diǎn)型例子是PPSLCP塑料,兩種材料對近紅外線激光的透射率很低,若光兩種材料同時填充炭黑,則由於(yú)激光無法穿透而(ér)無法激光焊接。此外(wài),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(de)這些局限性(xìng),一些塑料生產商積極研究開發有助於改善激光透射率及吸收率的新材料,並(bìng)取得了可喜的進展,為激光焊接(jiē)技術帶來更廣闊的應用前景(jǐng)。
Clearweld激光(guāng)焊接工藝
Clearweld激光焊接工藝是Gentex公司的一項專利技術,其關鍵在於大大提高了(le)激光能量吸(xī)收的新材料。一般塑料激焊(hàn)接中,常采用在熔接部件中添加(jiā)碳黑的方法以(yǐ)增(zēng)加熔接部件對(duì)近紅外線激光吸收,然而(ér),碳(tàn)黑的使用限製了塑料製品的色彩。Clearweld工藝則采用了極易(yì)吸收近紅外(wài)線激光(guāng)的無色Clearweld材料(淨焊材料),通過(guò)在待(dài)焊(hàn)接部件表麵塗敷一層極薄的Clearweld材(cái)料,或者將Clearweld材料混合於將要(yào)模(mó)注成型(xíng)的樹脂中,在激光焊接過(guò)程中(zhōng),Clearweld材料作為Nd:YAG或二極管激光器的焦點,將激光能量高效轉換為熱(rè)量,以加熱熔接基(jī)底材料,實現快速高質量(liàng)焊接。
采(cǎi)用波長為808 nm980 nm的近紅外二極管激光器,或(huò)波(bō)長1064 nmNd:YAG激光器進行激光(guāng)焊時,可以考慮使Clearweld材料。采用吸收劑塗(tú)層(céng)工藝,應選擇940 nm1064 nm波長激(jī)光器,而采用添加吸收劑的樹脂,於整個近紅外頻譜的激(jī)光器(qì)均可(kě)使用。
Clearweld淨焊材料吸收劑塗層,可以通過工業噴墨打印機或噴射係統噴到接合麵。
Clearweld工藝使(shǐ)可(kě)以進行(háng)激光焊接的領域得以擴展,各種剛性(xìng)或軟質塑料、透明的或不透的,甚至各種(zhǒng)顏色不透明的塑料製品,都可以通(tōng)過激光(guāng)焊接進行熔接。
此外,Clearweld工藝還提供了更好的設計、工程及製造靈活性,用戶可以(yǐ)選擇更豐富的色彩,焊接的實現也更容易、更具經濟性。

  • 實際應用中(zhōng)哪種焊接方法最為理想,需要根據產品(pǐn)設計與製(zhì)造的具體要(yào)求、參考各種塑料(liào)焊接工藝比較而確定。