"激光焊接"是否将成为塑料焊接的最优选择？

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在美国，塑料激光焊已经发展成为了特别适合某些应用的连接方法。而，德国FRIMO公司的红外线焊接设备已经非常给力，投资成本相对较低, 且效率较高。与其它焊接方法如超声波焊接、振动焊，热平板焊接相比，激光焊接具有成本和性能方面的优势，其设备的投资成本可节省20%。

现在，激光焊接不为人们所熟悉是其得到广泛应用的最大障碍。但，随着各个国家对其深入的研究，适合激光焊接塑料的大力开发，相信塑料焊接的未来会属于“塑料激光焊接”。回复“焊接”，查询更多相关文章

一、常见的塑料焊接技术有哪些？

到目前为止，应用于塑料的焊接的方法约有十几种，但主要应用的还是以下四种：

1.超声波焊接：利用高频震荡波在塑料件在的结合面上产生摩擦热进行的焊接。主要应用在电子管、过滤器、汽车零部件等方面的焊接。

2.摩擦焊接：利用摩擦热使塑料加热、熔融；停止摩擦后塑料将冷却固化；在一定压力的继续作用下，完成塑料的焊接。

3.振动焊接：以适当的频率、振幅振动摩擦2个零部件，使塑料加热、软化；振动摩擦停止之后，零部件冷却、凝固；在一定压力的作用下，完成焊接过程。（能完成大型零部件的高效焊接。）

4.热板焊接：将热板夹在两块塑料接合面之间，通过热板使塑料块受热、熔化；然后撤掉热板，使两塑料面贴合，冷却、固化，受压，完成焊接。

除了以上四种是主要的塑料焊接方法，目前还有一种新型的焊接方式——塑料激光焊接，下面我们先来看与传统焊接技术相比，塑料激光焊接到底有哪些突出的地方？如下表

表：普通塑料焊接技术与激光焊接技术对比

注：从表格中，我们可以看出，塑料激光焊接技术相对于其他传统的塑料焊接工艺，不仅克服了不能焊接三维空间形状的部件的缺点，还大大提高了制件形态、尺寸的设计自由度，工程自动化，并且制件的质量也相对较高，成本却降低。

二、何为塑料激光焊接技术？

1.塑料激光焊接原理

首先，我们从焊接原理来看，塑料激光焊接技术对塑料是有要求的，接合在一起的两块塑料部件，上层材料需要是可被激光穿透的，下层材料是可吸收激光。这样在焊接的时候，下层材料吸收激光的能量并转化为热能，促使材料表面融化，融化层非常浅，（所以激光焊接的接合痕非常小，但强度有可能比材料本身还高。）在融化的同时，由于热传递促使接合附近的材料也受热软化。当达到部件规定的尺寸的时候，撤掉激光，等待塑料部件冷却、固化，并继续施加一定的压力，促使焊接完成。如图：

图：塑料激光焊接

2.五种激光焊接的方法

根据实际的焊接任务和焊接要求，激光的照射方法便有所不同，常见的有以下五种焊接方式：1.轮廓焊接 2.掩膜焊接3.准同步焊接4.同步焊接5.Globo 焊接

（1）轮廓焊接（CW:Contourwelding）：如下图，一束激光投射到待焊接的制件上，沿着焊接区域的轮廓扫描一周，两个被夹紧的塑料部件，下层制件受热融化并连接在一起。制程简单、快捷，精确到高。

图：轮廓焊接

应用实例：

图：西门子VDO公司油泵轮廓焊接

表：西门子VDO公司油泵轮廓焊接工艺参数

注：此制件焊接过程，精确度高，过程无渗水、无气泡、焊接缝恒定，颜色稳定，制件外观完美。

图：德国Treffert公司特定颜色的轮廓线焊接

表：德国Treffert公司特定颜色的轮廓线焊接工艺参数

注：此制件轮廓线焊过程，没有添加粘合剂，无化学反应，清洁卫生，可以用于医疗卫生包装，无颗粒焊接。

（2）掩膜焊接（(MW:maskwelding）：线状的激光束穿过反射掩膜，掩膜的阴影区下方是不需要连接的区域；特点：线状型聚焦激光束，任何可以想象的平面几何形状、快速灵活、精细的二维焊接结构；应用：适用于微米级的或宏观线度的焊接应用。

图：掩膜焊接

（3) 准同步焊接（QCW:quasisimultaneouswelding）：两个扫描镜以非常高的速度沿着轮廓多次偏转激光光斑。在这种方法中，整个图案的加热和连接几乎是同步完成的；特点及应用：适用于不同的直径、无须旋转零件、高产能、无需夹紧装置。

图：准同步焊接

(4) 同步焊接（SW:simultaneouswelding）：同步焊接首先根据焊接区域形状定制相应的激光头，要求焊接区域形状一般都是对称的，比如圆形。同步焊接的激光束来源于多个二极管激光束，它们同时作用于焊接区域的轮廓线上熔化焊接区域达到焊接效果。

图：同步焊接

图：西门子燃料泵的同步焊接

表：西门子燃料泵的同步焊接

注：此制件焊接性能非常好，焊接缝小于100um，外表面美观，材料连接强度高，工艺稳定，速度快。

（5）Globo 焊接：沿着产品的轮廓周线进行焊接。特点与应用： 二维和三维的任意形状、无需附加的夹紧装置夹紧压力及能量应用的最优化同步、可与多维机械手作联合配套应用。

图：Globo 焊接

从以上五种不同的激光照射方式，完全可以满足大部分塑料零部件的焊接，并且可以克服传统塑料焊接技术的缺点，自身的优点也非常凸出。

优点：

1.光束强度可控，可尽量避免部件变形或受损；

2.激光光束集中，便于接缝准确成型；

3.这种工艺属非接触式工艺，既清洁又卫生，焊接过程也没有颗粒产生，也不需要溶剂；

4.激光焊接适用于单次焊接及连续焊接；

5.焊接速度根据聚合物吸收率而定；

6.工件的几何形状没有限制，设计 自由度非常高；

7.可以通过检测温度来控制制品的合格率，从而提高生产质量；

8. 生产过程平稳，无振动，可将弧光灼伤降到最低；

9.激光焊接产生最小的热应力和机械应力。

三、目前塑料激光焊接技术应用实例

目前已经使用激光焊接技术的实例有如下：

1.汽车领域：

1）汽车钥匙及启动部件；2）尾灯等照明灯；3）仪表栅格；4）进给连通器；5）各种传感器；6）防震、隔音用橡胶垫；7）燃料罐及燃料送给系统；8）过滤器激光焊接等；

2.医疗领域：1）医用、医疗用具的杀菌包装器具；2）注射器的激光焊接；3）微泵（部件微细链接）；4）输液用医疗器械等

3.其他领域：手机、家电外壳及其电子器件的显示窗部分的连接和合成纤维的接缝连接等（防水及防护衣料等）

应用实例：

作为一种相对新颖的连接工艺，激光焊接技术有着巨大的创新潜力。随着激光源价格的下降，可以预见该技术的应用将会越来越广泛。现在，普通消费类产品也正在加入激光焊接的使用行列。

汽车产业一直都是激光焊接技术的主要市场，而经济危机的到来更迫使该产业寻找并建立成本效率更佳的生产和连接工艺。目前，很多实例一再证明，激光焊接技术相对于其他方法更具成本效率优势。如果这种趋势延续下去，先进的激光焊接工艺必将加速其普及和开发的步伐。

此外，疗技术产业也表现出了对塑料激光焊接技术的强劲需求。该应用领域对制程的高洁净性有着苛刻的要求，而激光焊接技术能够很好地满足这些要求。

所以，相对于塑料行业而言，研发适合激光焊接的材料，也是一个新的发展方向。回复“焊接”，查询更多相关文章

文章参考《激光焊接塑料的原理及特性》、OFweek激光网《德国LIMO公司推出半导体激光器塑料焊接系统》、杉博精密技术、乐普科《激光焊接工艺详解及趋势分析》，艾邦高分子编辑整理

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