如今，消費(fèi)者對(duì)尾燈外觀設(shè)計(jì)和整體造型的審美要求越來(lái)越高，要打造有漂亮外觀的尾燈，對(duì)制造過(guò)程中的焊接環(huán)節(jié)提出了挑戰(zhàn)。

1車(chē)燈焊接界的潛力股——塑料激光焊接

熱板焊接是塑料焊接技術(shù)中發(fā)展較早、工藝最為簡(jiǎn)單的一種焊接技術(shù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前，在車(chē)燈制造中使用最多的焊接方式是振動(dòng)摩擦焊接和超聲波焊接。除此之外還有受到越來(lái)越多關(guān)注的激光焊接技術(shù)。

從表1中幾種焊接技術(shù)的對(duì)比不難看出，塑料激光焊接有著焊縫美觀、焊接靈活、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，已然成為車(chē)燈焊接技術(shù)中的“潛力股”。

表1 不同焊接工藝對(duì)比

隨著激光技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備成本的下降，激光焊接正在成為車(chē)燈焊接的主流工藝。那么，塑料對(duì)激光焊接的適應(yīng)性如何呢？

2有些塑料不改造并不適合激光焊接

激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種焊接方法，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，使工件熔化，形成特定的熔池。因此，激光光束的能量必須被塑料吸收，才能達(dá)到良好焊接效果（如圖1所示）。

圖1 激光焊接工藝示意圖

所以，塑料在近紅外區(qū)必須具備特殊光學(xué)性能才適用于激光焊接工藝，上層透過(guò)層需要保證透過(guò)近紅外激光，而下層吸收層則要保證吸收近紅外光。那么，塑料本身的光學(xué)性能是怎樣的呢？

從聚合物形態(tài)來(lái)說(shuō)，非晶型聚合物僅吸收少量的入射光，可以獲得很高的穿透深度。

圖2 四種聚合物（未含添加劑）光譜圖

如圖2所示，四種非晶型聚合物在可見(jiàn)光區(qū)和近紅外區(qū)均表現(xiàn)出很高的透過(guò)率。由于結(jié)晶區(qū)的存在，結(jié)晶型聚合物的光學(xué)性能差異較大，激光在球晶區(qū)界面處發(fā)生折射或反射，穿透材料的行程更長(zhǎng)，對(duì)激光的吸收率高于非晶型聚合物。

對(duì)于填充型聚合物材料來(lái)說(shuō)，光學(xué)性能受到填充材料的影響較大。以玻纖為例，Val Kagan研究了不同玻纖含量的PA6增強(qiáng)樹(shù)脂的透過(guò)率（圖3），發(fā)現(xiàn)隨著玻纖含量的增加，材料的透過(guò)率是線性下降的。

圖3 玻纖含量對(duì)PA6透光率和光路長(zhǎng)度的影響（leff：有效光路長(zhǎng)度，0%玻纖作歸一化處理）

3激光焊接工藝的選擇

隨著設(shè)計(jì)美觀度的要求越來(lái)越高，激光焊接工藝對(duì)所焊接材料的要求也越來(lái)越復(fù)雜，除了常見(jiàn)的透明-黑色產(chǎn)品焊接，甚至?xí)泻谏?黑色產(chǎn)品、透明-透明產(chǎn)品、白色-白色產(chǎn)品等其他需求。

在激光焊接工藝的選擇上，激光器功率過(guò)高或焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易造成材料熔融過(guò)度導(dǎo)致降解，為達(dá)到理想的焊接質(zhì)量應(yīng)該選擇合適的激光功率、掃描速度及焊接時(shí)間。

與傳統(tǒng)塑料焊接工藝不同，激光焊接利用激光輻射能量對(duì)兩種聚合物進(jìn)行焊接，不僅在聚合物選擇上具有廣泛的適用性，更具備焊縫美觀、焊接靈活、焊接強(qiáng)度高的特點(diǎn)。

同時(shí)，塑料激光焊接針對(duì)材料特性提出了特殊要求——激光的選擇性吸收與透過(guò)。為獲得滿(mǎn)意的制件，不僅需要對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，合適材料的選擇至關(guān)重要！