塑料激光焊接技术介绍
时间：2021-07-05
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塑料作为一种性能优异的可再生非金属材料，被日益广泛地应用在各行业的零部件设计、制造上，传统的金属部件越来越多地被拥有同样工作性能的塑料部件替代。在汽车、航空航天、交通运输等行业，轻量化的需求尤其强烈，也催生了各种塑料产品代替金属，同时对塑料零件之间的连接技术和质量也提出了更高的要求。
一直以来塑料焊接是永久性连接塑料部件的最有效方法，传统的塑料焊接工艺多为超声波焊接、振动摩擦焊接、热板焊接等，其痛点在于焊接方式有一定的局限，例如：焊接质量较差、生产效率低、难于实现复杂形状焊接、环境污染严重、寿命短、后续处理等问题，这些问题一直以来困扰着塑料行业内人士。
现如今随着激光技术不断创新，复合材料的不断开发，塑料激光焊接的出现恰恰弥补了这方面的缺陷，并将以其明显的优势逐步取代传统的塑料连接方式。
与传统的热板焊接、摩擦焊接、超声波焊接等技术相比，激光焊接技术的优势特点如下：
1 局部加热、非接触式焊接。无加工器械的磨损，不损基材，降低成本；
2 加工精度高，质量好；
3 焊接过程清洁，无污染，绿色环保，特别适合对卫生要求高的医疗行业；
4 解决了产品焊后凹陷的问题，产品焊后外观优良；
5 焊接速度快，自动化程度高，生产效率高；
6 激光传输可控，便于计算控制，可灵活应用在各微小部件，达到其他焊接方法焊接不到的区域；
7 没有形状、尺寸的限制，大大提高了产品形态、外观的设计自由度；
8 激光热源能量密度高，可实现塑料接合面温度的最佳化，保证焊接过程的高速和高精度化；
9 影响范围小，产生的震动应力和热应力小，产品稳定性高，内部组织老化速度更慢，使用寿命长等。
正是基于以上优势特点，使得塑料激光焊接技术在一些高焊接效率和高严格的外观要求的场合具有非常明显的优势并被广泛应用，例如汽车行业、医疗行业、家电行业、电子电器、照明行业等。
塑料激光焊接原理
两种或两种以上的（同种或异种）塑料部件，通过激光光束穿透上层透光材料，透射到下层吸光材料，两部件受热膨胀，激光能量被下层吸光部件吸收转化为热能，熔化其表面，再通过热传导，将热能传递到上层透光部件上，在内部膨胀力与外部夹具压力的协同作用下产生充分熔合，完成上下部件的牢固焊接。激光光束和焊接部件的相对移动形成焊缝。其焊接原理如下图所示：
两种典型的塑料激光焊接结构
根据焊接工艺需求的不同，焊接结构设计可以分为融塌结构（Collapse）和非融塌结构（No Collapse）设计两大类。
对于变形较大的注塑件，一般适用于融塌结构，可弥补产品的变形对于焊接效果的影响。
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