透射激光焊接與塑料的應(yīng)用指南

激光是一個(gè)非常有效的工具，用于連接薄板，薄膜，熱塑性塑料和織物。其最大特點(diǎn)是迅速將可精確調(diào)控的能量準(zhǔn)確的傳遞到所需加熱的點(diǎn)位。激光輸出覆蓋一系列波長(zhǎng)。不同波長(zhǎng)的激光與塑料的相互作用各不相同。激光焊接工藝還受到塑料類(lèi)型、顏色、厚度和添加劑的影響而變化。

因?yàn)榧す獾牟ㄩL(zhǎng)決定了其在塑料中能量傳遞和吸收的形式，所以不同類(lèi)型激光的應(yīng)用場(chǎng)景非常依賴(lài)其光的波長(zhǎng)。

最常用的激光焊接方法是“透射焊接”。激光束通過(guò)上層透射材料傳輸，然后被下層材料表面吸收，在界面處產(chǎn)生熱量并熔化。上下層材料對(duì)激光能量的吸收差異，是通過(guò)對(duì)下層材料增加添加劑(例如碳黑)或者表面涂層實(shí)現(xiàn)。其使用的激光器波長(zhǎng)在0.75-1.5um范圍內(nèi)，可分為半導(dǎo)體、光纖、YAG三種類(lèi)型。通常，相比較紫外線(xiàn)(UV)和中紅外(Mid-IR)，波長(zhǎng)0.75-1.5um紅外激光在塑料中吸收并不容易。其吸收能力取決于塑料中添加劑以及材料類(lèi)型(半結(jié)晶還是無(wú)定形)。如果塑料沒(méi)有填充劑或者顏料，激光可以穿透幾毫米的半結(jié)晶塑料，幾乎完全穿透無(wú)定形塑料。通過(guò)增加添加劑，例如填料和顏料，來(lái)提高吸收能力。

天然未著色塑料容易吸收波長(zhǎng)從1.6um到5um以上的紅外，尤其對(duì)5um以上的紅外有很強(qiáng)的吸收能力。在波長(zhǎng)在2um的情況下，其激光器是光纖激光器或者YAG類(lèi)型，光束能量會(huì)沉積在所有塑料(包括半結(jié)晶和無(wú)定形)頂端幾毫米處。利用這個(gè)特點(diǎn)，可以焊接厚度不超過(guò)幾毫米的塑料板材，而無(wú)需添加劑。該過(guò)程稱(chēng)為“直接激光焊接”，與“透射激光焊接”原理不同。直接激光焊接尚未廣泛用于塑料焊接，其典型應(yīng)用是透明對(duì)透明的塑料焊接，具有廣泛應(yīng)用的潛力。

透射激光焊接的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

醫(yī)療器械

包裝

汽車(chē)零部件

消費(fèi)品

電子包裝

紡織品

奧萊光電激光塑料焊接系統(tǒng)主要優(yōu)勢(shì)：

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。