熱板焊接和紅外焊接屬於塑料焊接的兩種不同工藝。在熱板焊接中，加熱板與零件接觸；而在紅外焊接中，紅外熱源則不與零件接觸。
兩種塑料焊接技術最近都獲得了巨大的發展，並且越來越受歡迎。通過伺服驅動，對模具位置、速度、力和加速度實現了精確控制，同時加強了過程控制和數據採集功能。此外，設備型號多樣化，為工程師提供更多的選擇。
紅外焊接採用非接觸加熱方式，解決了熱板焊接的一項重大挑戰，即避免塑料或者玻纖粘附到加熱板表面。當然，兩種焊接工藝有各自的優缺點。
兩種工藝通常用於需要高強度或者高密封性的產品，適合焊接大型、具有複雜幾何形狀的零件，尤其是腔體產品，例如水箱等。
1. 熱板 VS 紅外焊接過程和加熱原理
對於塑料焊接，有三種加熱方式：傳導、對流和輻射。熱板焊接主要是熱傳導方式，而紅外焊接主要是熱輻射方式。
熱板焊接過程包含三個關鍵步驟：(1)熔化階段；(2)打開階段：(3)密封階段。
操作順序如下：
操作員（或自動化機械）將要焊接的上下零件分別裝入上下模具。焊接循環開始，加熱板移動到上下模具之間，然後上下模具移動靠近加熱板，此時上下零件的焊接筋與加熱板接觸，塑料開始熔化。（熔化階段）達到熔化結束條件後，上下模具退回，加熱板縮回。（打開階段）上下模具壓緊，此時上下零件焊接筋相互接觸和擠壓，以實現焊接。（密封階段）當塑料冷卻凝固後，上下模具打開，取出焊接完成的組件。
紅外焊接與熱板焊接過程基本一致，差異在於熔化階段，紅外熱源與零件無接觸。
1.1 熱板加熱理論
採用熱傳導方式對焊接筋進行加熱。熱量從加熱板出來，通過接觸直接傳導到焊接筋。從零件表面開始，並逐漸傳導到焊接筋更深的位置。
在熔化階段，要優化加熱時間，產生足夠的熱量，獲得最佳的材料軟化深度。在密封階段，要優化塌陷距離和壓力，以獲得最佳的焊接強度和密封性能。
該塌陷深度稱為熱影響區（HAZ），實際上可以在高倍放大鏡下測量。如果熱影響區太小，則意味著焊縫處擠出了過多的熔融材料，上下零件的冷態區域進行了連接，會導致焊接強度弱和密封性能差。如果熱影響區太大，則在密封階段施加的壓力可能不足，導致焊接強度不足。
1.2 紅外加熱理論
採用紅外熱輻射對焊接筋進行加熱。紅外熱源發出的能量光波，在焊接筋表面被吸收。表面吸收的熱量通過熱傳導進入焊接筋更深的位置。
紅外焊接過程中一個重要參數是加熱速率。熱塑性材料在加熱時熔化並流動。如果加熱太快，材料則會降解，發生燃燒或炭化的危險。許多塑料紅外焊接時，塑料表面吸收紅外熱量迅速，但是內部熱量傳導卻較慢，容易導致塑料表面過熱降解。紅外焊接與熱板焊接一樣，必須保證焊接筋有足夠的材料軟化深度，才能獲得可靠的焊接性能。
材料吸收紅外輻射的速率與三個特性有關：吸收率，透射率和反射率。這些特性受材料類型、顏色，填料和其它因素的影響。另外，紅外燈管輻射的能力（波長和功率），也影響熱輻射傳遞的效率和加熱速率。
紅外光波到達塑料表面的能量密度也會影響加熱速率。該能量密度與兩個因素有關：(1) 紅外熱源與加熱表面的距離；(2) 紅外能量聚焦方式。
簡而言之，有許多因素影響塑料吸收紅外的速度，關鍵是控制該速度避免材料過熱降解。
例如，具有高玻纖含量的黑色不透明材料，表面吸收紅外速度很快，但是材料內熱傳導速度不快，因此容易導致外表面過熱。白色不含玻纖的材料，材料內熱傳導速度大於表面紅外吸收速度，因此無表面過熱風險。不過，其整個焊接時間會更長。
2. 加熱階段的塌陷位移
熱板焊接和紅外焊接之間另一個區別，是在加熱階段焊筋是否有塌陷位移。
在熱板焊接的熔化階段，因為上下零件的焊筋與加熱板之間接觸，所以上下模具和熱板壓緊時，焊筋有一定的塌陷位移。這個位移對焊接是一件好事：對上下焊筋表面進行精確整形，促使上下件焊筋更接近設計形狀且相互匹配。避免零件變形對焊接均勻性的影響。
因為上下焊筋表面彼此均勻貼合，所以在密封階段施加焊接壓力時，整圈焊筋上壓力分布均勻。均布的焊接壓力對產生高強度、高密封性的焊縫至關重要。
採用紅外焊接時，焊接筋和紅外發射器之間沒有接觸。因此，無法校正焊接筋與設計的不一致性。採用紅外焊接時，對注塑件尺寸有更高的要求。
當焊接筋是三維輪廓時，紅外發射器與焊筋表面的相對位置和距離尤為重要。為了確保加熱均勻，實現穩定的焊接結果，必須嚴格評估模具設計能否均勻加熱輪廓表面。如果在熔化階段加熱不均勻，則在密封階段壓力分布不均勻，則會導致較差的焊接質量。
3. 對內部組件的影響
產品設計師應該巧妙地將子組件固定在要焊接的組件中。無論這些內部元件是電池、PCB板、過濾器、O形圈還是LED燈，工程師都應注意焊接過程中產生的能量不會損壞它們。
在熱板焊接中，這些元件暴露於加熱板附近的時間非常有限，但是仍需要評估熱源與組件之間的距離。
在紅外焊接中，這些元件會長時間暴露在高能量輻射下。這種暴露可能會損壞這些元件。因此，需要使用擋板來屏蔽輻射源，保證這些元件免受紅外能量的影響。
無論採用哪種工藝，都應該進行模擬測試，即模擬熱源和暴露時間來評估對元件的損傷。
4. 熱板焊接的缺陷
熱板焊接有一個最大的問題是加熱板磨損和塑料粘接/堆積在加熱板上，有時粘接的塑料會掉落到產品內部產生不合格件。紅外焊接非接觸式加熱則完美的解決了這個問題。
儘管耐用的防粘塗層的發展已經大大減少了熱板焊接的一些問題。但是，帶塗層的加熱板仍必須進行定期保養或更換。
伺服熱板焊接機也有助於解決粘結問題。通過伺服控制，上下模具以很高的加速度從熱板上取出零組件。這樣可以最大程度地減少或消除熔化階段材料在熱板上的粘附和堆積。
5. 成本比較
5.1 電能消耗
紅外焊接工藝：只有在熔化階段，紅外發射器開啟，其餘階段紅外發射器關閉。在整個生產中，機器消耗的功率更少。
熱板焊接工藝：在整個生產中，加熱板都必須保持在程序設定的溫度。另外，在生產班次開始時，需要對加熱板進行預熱。因此，熱板焊接消耗的功率更大。
5.2 生產節拍
紅外焊接的周期時間更長，典型周期時間為20到60秒。熱板焊接的周期時間較短，典型周期時間為8到30秒。
5.3 設備成本
兩種工藝的設備成本相當。但是，根據紅外發射器的樣式和數量，紅外焊接設備可能更貴，比熱板焊接高30％至40％。需要注意的是，設備成本高度依賴於產品尺寸和幾何形狀等。
5.4 設備維護
紅外焊接設備需要每隔幾年更換一次紅外發射器。即便是標準發射器，也可能比較昂貴。如果是定製的發射器，成本更高，且需要較長的交貨時間。
熱板焊接設備上的加熱板內置的加熱棒也需要更換，但其成本較低且更加耐用。加熱板上的不沾塗層的壽命和耐久性是有限的，因此必須定期表面噴塗。如果焊接材料中含有玻纖，加熱板容易磨損，現場必須準備加熱板備件進行更換。
6. 總結
紅外和熱板焊接都是可行且可靠的塑料焊接工藝，有各自的優點和缺點。和所有其它塑料焊接工藝一樣，從產品結構和尺寸、材料、焊接性能要求，生產節拍和穩定性等角度來選擇何種工藝。強烈建議客戶在產品開發時，與具有適當測試和經驗的應用實驗室進行合作，以規避一些風險。