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塑料作為一種性能優(yōu)異的可再生非金屬材料，被日益廣泛地應(yīng)用在各行業(yè)的零部件設(shè)計(jì)、制造上，傳統(tǒng)的金屬部件越來(lái)越多地被擁有同樣工作性能的塑料部件替代。在汽車、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)，輕量化的需求尤其強(qiáng)烈，也催生了各種塑料產(chǎn)品代替金屬，同時(shí)對(duì)塑料零件之間的連接技術(shù)和質(zhì)量也提出了更高的要求。

一直以來(lái)塑料焊接是永久性連接塑料部件的最有效方法，傳統(tǒng)的塑料焊接工藝多為超聲波焊接、振動(dòng)摩擦焊接、熱板焊接等，其痛點(diǎn)在于焊接方式有一定的局限，例如：焊接質(zhì)量較差、生產(chǎn)效率低、難于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀焊接、環(huán)境污染嚴(yán)重、壽命短、后續(xù)處理等問(wèn)題，這些問(wèn)題一直以來(lái)困擾著塑料行業(yè)內(nèi)人士。

現(xiàn)如今隨著激光技術(shù)不斷創(chuàng)新，復(fù)合材料的不斷開(kāi)發(fā)，塑料激光焊接的出現(xiàn)恰恰彌補(bǔ)了這方面的缺陷，并將以其明顯的優(yōu)勢(shì)逐步取代傳統(tǒng)的塑料連接方式。

與傳統(tǒng)的熱板焊接、摩擦焊接、超聲波焊接等技術(shù)相比，激光焊接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)如下：

1 局部加熱、非接觸式焊接。無(wú)加工器械的磨損，不損基材，降低成本；

2 加工精度高，質(zhì)量好；

3 焊接過(guò)程清潔，無(wú)污染，綠色環(huán)保，特別適合對(duì)衛(wèi)生要求高的醫(yī)療行業(yè)；

4 解決了產(chǎn)品焊后凹陷的問(wèn)題，產(chǎn)品焊后外觀優(yōu)良；

5 焊接速度快，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高；

6 激光傳輸可控，便于計(jì)算控制，可靈活應(yīng)用在各微小部件，達(dá)到其他焊接方法焊接不到的區(qū)域；

7 沒(méi)有形狀、尺寸的限制，大大提高了產(chǎn)品形態(tài)、外觀的設(shè)計(jì)自由度；

8 激光熱源能量密度高，可實(shí)現(xiàn)塑料接合面溫度的最佳化，保證焊接過(guò)程的高速和高精度化；

9 影響范圍小，產(chǎn)生的震動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力小，產(chǎn)品穩(wěn)定性高，內(nèi)部組織老化速度更慢，使用壽命長(zhǎng)等。

正是基于以上優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，使得塑料激光焊接技術(shù)在一些高焊接效率和高嚴(yán)格的外觀要求的場(chǎng)合具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)并被廣泛應(yīng)用，例如汽車行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、家電行業(yè)、電子電器、照明行業(yè)等。

塑料激光焊接原理

兩種或兩種以上的（同種或異種）塑料部件，通過(guò)激光光束穿透上層透光材料，透射到下層吸光材料，兩部件受熱膨脹，激光能量被下層吸光部件吸收轉(zhuǎn)化為熱能，熔化其表面，再通過(guò)熱傳導(dǎo)，將熱能傳遞到上層透光部件上，在內(nèi)部膨脹力與外部夾具壓力的協(xié)同作用下產(chǎn)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對(duì)移動(dòng)形成焊縫。其焊接原理如下圖所示：

兩種典型的塑料激光焊接結(jié)構(gòu)

根據(jù)焊接工藝需求的不同，焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以分為融塌結(jié)構(gòu)（Collapse）和非融塌結(jié)構(gòu)（No Collapse）設(shè)計(jì)兩大類。

對(duì)于變形較大的注塑件，一般適用于融塌結(jié)構(gòu)，可彌補(bǔ)產(chǎn)品的變形對(duì)于焊接效果的影響。

對(duì)于產(chǎn)品焊接外觀、尺寸等有嚴(yán)格要求，同時(shí)注塑精度也有高要求的產(chǎn)品，一般適用于非融塌結(jié)構(gòu)。

塑料激光焊接的工藝方式

塑料激光焊接應(yīng)用方式和金屬焊接不同，根據(jù)不同的焊接任務(wù)和要求，激光焊接的方式大致有輪廓焊接、準(zhǔn)同步焊接、同步焊接、掩膜焊接、反射焊接和衍射焊接等。聯(lián)贏激光可以根據(jù)產(chǎn)品特性提供相應(yīng)的焊接方式方案。原理圖示意如下：

影響塑料激光焊接的材料因素

塑料激光焊接需要透光與吸光的材料組合，透明＋黑色是最常見(jiàn)且最優(yōu)良的塑料激光焊接顏色組合方式。

▲不同顏色塑料焊接難度表

普通黑色塑料一般通過(guò)添加炭黑使塑料呈黑色，由于炭黑吸光性非常好，無(wú)法形成透射焊接，故傳統(tǒng)普通黑色＋黑色無(wú)法焊接。若器件保密原因需設(shè)計(jì)成全黑色，可上蓋采用透紅外線黑色塑料（如巴斯夫公司的 Ultramid A3WG6 LT（PA66）黑色尼龍塑料），下殼采用炭黑黑色塑料，實(shí)現(xiàn)人眼下呈黑色外觀，但可采用激光焊接的工藝方式。而白色塑料會(huì)將大部分激光反射，故白色＋ 白色焊接難度較大。

一般需保證上層材料在激光波段透過(guò)率大于 20％，過(guò)低的透光效果會(huì)使上層材料在焊接過(guò)程中率先過(guò)熱分解。

▲透紅外線黑色塑料透光性曲線

聯(lián)贏激光在塑料激光焊接領(lǐng)域深耕多年，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出專業(yè)的測(cè)量設(shè)備，可完成材料的透光性測(cè)試。

聯(lián)贏激光的塑料激光焊研接發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi){借高質(zhì)量的激光焊接研發(fā)平臺(tái)和高水平的激光焊接研發(fā)技術(shù)，已在汽車行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、消費(fèi)電子行業(yè)、家電行業(yè)等領(lǐng)域打下堅(jiān)基。目前已開(kāi)發(fā)出多款適用于不同行業(yè)、不同制件的塑料激光焊接設(shè)備，其中有單軸振鏡塑料焊接臺(tái)、三軸聯(lián)動(dòng)焊接臺(tái)、五軸雙工位塑料焊接臺(tái)、五軸三工位塑料焊接臺(tái)、六軸四工位塑料焊接臺(tái)以及汽車行業(yè)的電子剎車焊接臺(tái)、汽車驅(qū)動(dòng)器焊接臺(tái)、汽車傳感器、汽車閥類、傳感器等設(shè)備。以下為聯(lián)贏激光部分塑料激光焊接設(shè)備：

UW—單軸振鏡塑料激光焊接臺(tái)

優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：

◆ 振鏡焊接，速度快，精度高；

◆ 伺服驅(qū)動(dòng)夾具，夾具下壓力穩(wěn)定可控；

◆ 焊接塌陷值可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

◆ 備監(jiān)視器，便于調(diào)試，觀察焊接效果。

應(yīng)用領(lǐng)域：

汽車行業(yè)、電子行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等。

適用材料：

ABS、AS、PP、PE、PA、PC、PVC、PMMA、PS、PBT等工程塑料。

UW—五軸三工位塑料激光焊接臺(tái)

優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：

◆ 操作方便，焊接速度快，精度高；

◆ 各個(gè)工位單獨(dú)可控，模塊化設(shè)計(jì)，可快速更換焊接產(chǎn)品；

◆ 可任意行走二維平面軌跡；

◆ 配備監(jiān)視器，便于調(diào)試，觀察焊接效果。

應(yīng)用領(lǐng)域：

汽車行業(yè)．電子行業(yè)，醫(yī)療行業(yè)，家電行業(yè)等。

適用材料：

ABS、AS、PP、PE、PA、PC、PVC、PMMA、PS、PBT等工程塑料。

UW— 六軸四工位塑料激光焊接臺(tái)

優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：

◆ 振鏡焊接，速度快，精度高；

◆ 可自動(dòng)線連接，也可以離線手動(dòng)上下料；

◆ 接塌陷值可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

◆ 可自動(dòng)掃碼焊接；

◆ 設(shè)備分兩面，一面旋轉(zhuǎn)雙工位焊接，另一面滑臺(tái)雙工位焊接。

應(yīng)用領(lǐng)域：

汽車行業(yè)、電子行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)和其他適用材料等。

適用材料：

ABS、AS、PP、PE、PA、PC、PVC、PMMA、PS、PBT等工程塑料。

UW—塑料激光焊接樣品

聯(lián)贏激光秉承“成為世界一流的激光焊接設(shè)備及自動(dòng)化解決方案的主要供應(yīng)商 ”的發(fā)展愿景，一直專注于激光焊接領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)多年的經(jīng)營(yíng)發(fā)展與持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，公司組建了高水平的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和先進(jìn)的研發(fā)平臺(tái)，建立了完善的研發(fā)體系，掌握了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)且技術(shù)水平領(lǐng)先的激光焊接核心技術(shù)。截至 2019年3月31日，公司擁有激光焊接相關(guān)專利 102項(xiàng)，其中發(fā)明專利 19項(xiàng)，另外還擁有102項(xiàng)軟件著作權(quán)。目前公司已經(jīng)成長(zhǎng)為國(guó)內(nèi)激光焊接行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。