塑料雷射的焊接原理及應用

雷射焊接技術已經是一項得到廣泛應用的技術，主要應用在金屬加工領域。隨著塑料產業的發展以及它作為鋼鐵、鎂、鋁等金屬的替代品被廣泛的應用於汽車、船舶、包裝、電子等行業，塑料雷射焊接技術得到相應的研究和應用，並因其獨特優勢受到推廣和青睞。

儘管塑料雷射焊接技術幾十年前就有了，然而早期由於雷射技術、吸收劑、焊接方式，尤其是雷射加工系統成本高等原因，未受到廣泛關注和應用。

塑料雷射焊接原理

塑料雷射焊接要求焊接材料一方具有雷射透過性，另一方則具有吸收性，稱為透過式塑料雷射焊接。對於吸收性不足的材料，通常採用添加吸收劑（碳黑）的方式。只是碳黑也能吸收可見光，容易造成焊縫顏色變深，與母材顏色不同。

雷射穿過透過性塑料到達吸收性塑料表面，吸收性塑料在加熱下軟化、熔融。同時由於熱傳導透過性塑料側也軟化、熔融。熔核尺寸達到要求後，撤掉雷射熱源，在壓力作用下實現焊接。

目前已有多種塑料焊接方法，如：超聲波焊接、摩擦焊接、振動焊接、熱板焊接，各種焊接方法適合不同尺寸、形狀的焊接部件。相較於常規塑料焊接方式，塑料雷射焊接能從二維到三維，打破形狀結構的制約，具有高效、高質、自動化優勢，適合更多領域的焊接需求。

塑料雷射焊接方式

輪廓焊接：一種雷射掃描焊接方式。可固定工件，令雷射光束沿待焊接區域輪廓運動；也可固定雷射光束，令待焊接工件沿預定軌跡運動。適用於複雜的二維焊縫，自由度高，靈活性好。

同步焊接：利用光學整形元件調整雷射束形狀，將一束或多束雷射同時投射到待焊接區域，塑料軟化、熔融，完成焊接。

準同步焊接：綜合前兩種焊接方式，焊接強度和質量與雷射掃描速度、圈數，雷射強度相關。

掩膜焊接：即在雷射光源與待焊接區域之間加一層膜，利用掩膜的遮蔽，使雷射束僅作用於希望被焊接的區域。同時，掩膜可根據具體情況來進行設計，因此適用於不同平面幾何形狀，實現精細焊接。

放射狀焊接：主要用於圓柱狀被焊物表面圓周線狀的焊接，具體可採用輪廓焊接或準同步焊接方式。

GLOBO焊接：又稱球形焊接，Leister公司推出世界上首個3D塑料製件球形焊接系統。不需附加加緊裝置，夾緊壓力和能量作用可以同步優化，可與多維機械手配套使用，適用於二維三維任意形狀焊縫的焊接。

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