近年來，塑料激光焊接作為一種新型的塑料連接方式，相比傳統(tǒng)的塑料連接方式，具有焊接強(qiáng)度高、氣密性好、柔性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，并且隨著技術(shù)與市場的不斷發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于汽車、新能源、醫(yī)療、消費(fèi)電子、食品等行業(yè)。
塑料激光焊接的四種方式
通常使用的塑料激光焊接方式有如下四種：
順序輪廓焊接
激光束沿著預(yù)定焊接輪廓線運(yùn)動(dòng)，在夾具的壓力下，待焊部件的焊縫隨著激光束的移動(dòng)而熔合成型。
順序輪廓焊接方式工藝上不受焊接速度的限制，可適用于大尺寸焊接部件。并且因?yàn)槭琼樞蛉诨芰?，需要的激光功率相對較低。但由于此種焊接方式焊接熔深比較小且不易控制，故對部件尺寸公差、貼合平整度要求比較高。
準(zhǔn)同步焊接
利用反射鏡的偏擺產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)的激光束，沿著焊接輪廓線移動(dòng)，使得整個(gè)焊接輪廓線逐漸發(fā)熱并在外部夾具的壓力下熔合在一起。
準(zhǔn)同步焊接方式在小型部件產(chǎn)品的焊接上得到了比較廣泛的應(yīng)用?？赏ㄟ^控制焊接熔深，形成焊接一致性很高的產(chǎn)品。并且由于焊接熔深在一定設(shè)計(jì)范圍內(nèi)可精確調(diào)控，因此可以彌補(bǔ)注塑工件及夾具產(chǎn)生的誤差，降低對注塑件的精度要求。同時(shí)焊接過程中的熔深可以作為產(chǎn)品質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際塑料焊接應(yīng)用中能實(shí)現(xiàn)很高的經(jīng)濟(jì)性。
同步焊接
多個(gè)二極管激光器產(chǎn)生的激光束通過特定的設(shè)計(jì)被引導(dǎo)到整個(gè)輪廓線上，并熔化塑料，從而使得整個(gè)輪廓同時(shí)熔化并在外部夾具的壓力下熔合在一起。
同步焊接方式焊接速度快，與準(zhǔn)同步焊接方式一樣也能精確控制焊接熔深以及彌補(bǔ)注塑工件及夾具產(chǎn)生的誤差，降低對注塑件的精度要求。但是由于其激光束是通過特定設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，價(jià)格比較昂貴，而且應(yīng)用柔性比較差，比較適合單一產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。
掩模焊接
線型激光束沿一定方向掃描特定的模板熔化并粘結(jié)塑料，該模板只暴露出下面塑料部件的一個(gè)很小的、精確的待焊接部位。
掩膜焊接最適合微流控芯片等流體器械的塑料激光焊接封裝，掩膜焊接也適合極其微小及精密焊縫的塑料激光焊接。
傳統(tǒng)的塑料激光焊接一般采用的是穿透焊接，即激光束穿透上一層透光材料，到達(dá)下層吸光材料并被下層吸收。此種方法要求上層材料必須具備一定的透光率，下層材料必須具備一定的吸光率。為了實(shí)現(xiàn)兩層透明塑料之間的激光焊接，必須在焊接結(jié)合面添加激光吸收劑，以達(dá)到吸收激光的目的。
近年來，隨著塑料激光焊接技術(shù)的發(fā)展，新的塑料激光焊接技術(shù)利用塑料對不同的激光波段表現(xiàn)出不同的穿透與吸收特性，采用波長2000 nm左右的激光光源，以及特定的光學(xué)聚焦方法，極大提高透明塑料對激光的吸收率，成功實(shí)現(xiàn)了透明塑料與透明塑料的無添加劑激光焊接。
塑料激光焊接應(yīng)用領(lǐng)域
對于巨大的塑料需求市場，塑料激光焊接技術(shù)因其優(yōu)勢具備良好的應(yīng)用前景。
在汽車配件領(lǐng)域的應(yīng)用
隨著社會(huì)對汽車節(jié)能減排和安全性的要求越來越高，汽車廠商都在尋求汽車輕量化的制造工藝，改變傳統(tǒng)零部件封裝工藝等。塑料激光焊接這一新興的連接工藝，在一些汽車零部件制造方面有著比超聲波和熱板焊接等更好的強(qiáng)度、密封性、外觀、速度、穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，作為一種高端而又極具性價(jià)比的應(yīng)用技術(shù)，正在汽車制造領(lǐng)域得到高速的普及應(yīng)用。
例如汽車配件中采用準(zhǔn)同步焊接方式的塑料激光焊接機(jī)應(yīng)用于各種組合閥體的焊接、單向閥等閥體的焊接以及汽車儀表盤的焊接；采用順序輪廓焊接方式的塑料激光焊接機(jī)進(jìn)行各種各樣的燃油管路與塑料接頭以及高檔車汽車保險(xiǎn)杠、汽車迎賓燈焊接、渦流風(fēng)扇、汽車后尾燈、油氣分離器的焊接等。
在汽車電子上的應(yīng)用
一些汽車電子相關(guān)的配件也由傳統(tǒng)的灌膠封裝等方式改為塑料激光焊接：以往一些汽車傳感器大多采用灌膠方式封裝，成本高、重量大、產(chǎn)品外觀差等。將塑料激光焊接方式應(yīng)用于客戶現(xiàn)場，能夠使客戶產(chǎn)品的產(chǎn)品成本、輕量化、外觀等得到極大的改善。隨著塑料激光焊接的普及，現(xiàn)在大部分傳感器均已開始使用塑料激光焊接封裝：諸如汽車360攝像頭、汽車?yán)走_(dá)、自動(dòng)門鎖、電子駐車控制器、抬頭顯示儀等，采用塑料激光焊接，均能獲得很高的產(chǎn)品品質(zhì)與經(jīng)濟(jì)性。
在醫(yī)療器械上的應(yīng)用
由于現(xiàn)代社會(huì)醫(yī)療水平的不斷提升，對醫(yī)療器械的要求不斷提高，促使新的技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療器械的生產(chǎn)上。激光塑料焊接是一種無接觸式的焊接方法，焊接過程中不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、噪音及粉塵，是一種極度清潔的精密焊接方法，非常適合醫(yī)療塑料制品的精密焊接。
采用掩模焊接方式焊接的醫(yī)療微流體芯片，能實(shí)現(xiàn)焊縫寬度的精確控制、優(yōu)良的氣密性以及對產(chǎn)品零污染等優(yōu)點(diǎn)。采用順序輪廓焊接的遙控器，焊接氣密性極高，能輕松應(yīng)對醫(yī)療場所頻繁的清洗消毒而保證里面的電子元件不受影響。還有諸如醫(yī)療軟管連接、血液分析儀、助聽器、液體過濾槽等清潔度要求高的器件的密封焊接，均使用到塑料激光焊接。
在消費(fèi)電子上的應(yīng)用
塑料激光焊接應(yīng)用到消費(fèi)電子的焊接上，例如采用塑料激光焊接方式進(jìn)行手表表帶的焊接、VR眼鏡的封裝等，均能達(dá)到外觀美觀、焊縫強(qiáng)度高等特點(diǎn)。
現(xiàn)已有部分企業(yè)將塑料激光焊接應(yīng)用于電池封裝焊接，隨著激光技術(shù)以及材料技術(shù)的發(fā)展，塑料激光焊接的技術(shù)將會(huì)越來越成熟，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來越廣泛。
從研究上來說，瑞士、德國開始塑料激光技術(shù)設(shè)備研究早，leister一直專注于塑料焊接領(lǐng)域，Coherent | Rofin在汽車塑料加工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，德國LIMO（被炬光科技收購）有用于半導(dǎo)體激光器塑料焊接系統(tǒng)。
國內(nèi)對塑料激光焊接技術(shù)研究較晚，且多在學(xué)術(shù)理論方面的研究，實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的研究相對國外來說比較少。2005年華中科技大學(xué)建立了半導(dǎo)體激光焊接系統(tǒng)；2006年上海激光技術(shù)研究所研究了塑料的激光焊接工藝。而從企業(yè)方面來說，國內(nèi)一些企業(yè)如大族激光、帝耐激光、蘇州源潛電子科技、博特激光等都有相關(guān)設(shè)備可應(yīng)用到此領(lǐng)域。
作者：王林 蘇州源潛電子科技有限公司
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