近年來(lái)，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(chǎng)的不斷發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、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(xiàn)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芰希枰募す夤β氏鄬?duì)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(duì)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(xiàn)移動(dòng)，使得整個(gè)焊接輪廓線(xiàn)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^(guò)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(duì)注塑件的精度要求。同時(shí)焊接過(guò)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(guò)特定的設(shè)計(jì)被引導(dǎo)到整個(gè)輪廓線(xiàn)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(duì)注塑件的精度要求。但是由于其激光束是通過(guò)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(xiàn)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(lái)，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(duì)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(zhǎng)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(duì)激光的吸收率，成功實(shí)現(xiàn)了透明塑料與透明塑料的無(wú)添加劑激光焊接。

塑料激光焊接應(yīng)用領(lǐng)域

對(duì)于巨大的塑料需求市場(chǎng)，塑料激光焊接技術(shù)因其優(yōu)勢(shì)具備良好的應(yīng)用前景。

在汽車(chē)配件領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著社會(huì)對(duì)汽車(chē)節(jié)能減排和安全性的要求越來(lái)越高，汽車(chē)廠(chǎng)商都在尋求汽車(chē)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(chē)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(guān)、速度、穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，作為一種高端而又極具性?xún)r(jià)比的應(yīng)用技術(shù)，正在汽車(chē)制造領(lǐng)域得到高速的普及應(yīng)用。

例如汽車(chē)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(chē)儀表盤(pán)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(chē)汽車(chē)保險(xiǎn)杠、汽車(chē)迎賓燈焊接、渦流風(fēng)扇、汽車(chē)后尾燈、油氣分離器的焊接等。

在汽車(chē)電子上的應(yīng)用

一些汽車(chē)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(chē)傳感器大多采用灌膠方式封裝，成本高、重量大、產(chǎn)品外觀(guān)差等。將塑料激光焊接方式應(yīng)用于客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)，能夠使客戶(hù)產(chǎn)品的產(chǎn)品成本、輕量化、外觀(guān)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(kāi)始使用塑料激光焊接封裝：諸如汽車(chē)360攝像頭、汽車(chē)?yán)走_(dá)、自動(dòng)門(mén)鎖、電子駐車(chē)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(duì)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(wú)接觸式的焊接方法，焊接過(guò)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(duì)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(duì)醫(yī)療場(chǎng)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(tīng)器、液體過(guò)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(guān)美觀(guān)、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(lái)越成熟，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣泛。

從研究上來(lái)說(shuō)，瑞士、德國(guó)開(kāi)始塑料激光技術(shù)設(shè)備研究早，leister一直專(zhuān)注于塑料焊接領(lǐng)域，Coherent | Rofin在汽車(chē)塑料加工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，德國(guó)LIMO（被炬光科技收購(gòu)）有用于半導(dǎo)體激光器塑料焊接系統(tǒng)。

國(guó)內(nèi)對(duì)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(duì)國(guó)外來(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō)，國(guó)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