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隨著新型材料加工技術(shù)的發(fā)展，塑料產(chǎn)品因其質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、絕緣性好和成型加工性能優(yōu)良等特性，已經(jīng)大量取代金屬和陶瓷等傳統(tǒng)材料，廣泛應(yīng)用于航空、船舶、汽車、醫(yī)療器具、食品包裝以及日用化工等領(lǐng)域。因此，塑料件連接工藝的好壞對(duì)塑料產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用有著重大的意義。現(xiàn)有的塑料焊接方法有熱板焊、振動(dòng)焊、超聲波焊和激光焊等，而激光焊接因其加工的焊縫精密牢固，焊接過(guò)程中樹脂降解少，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
塑料激光焊接原理
塑料按受熱后的性質(zhì)可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩類。熱塑性塑料的分子呈線型結(jié)構(gòu)，在受熱時(shí)發(fā)生軟化或熔化，可以流動(dòng)成型，冷卻后變硬，這種軟化和變硬的過(guò)程可重復(fù)循環(huán)，因此熱塑性材料可以采用焊接工藝進(jìn)行連接。
激光塑料焊接方法要求上下層待焊材料對(duì)一定波長(zhǎng)的激光分別表現(xiàn)為較好的透過(guò)性和較好的吸收性，基于此，塑料激光焊接也稱激光透射焊接，其激光焊接原理如圖1所示。
圖1 激光透射焊接原理
焊接時(shí)，激光透過(guò)上層材料并在上層材料與下層材料的結(jié)合面處被下層材料吸收并產(chǎn)生熱量，熱量在上下層材料之間傳遞，使結(jié)合面融化，熔融狀態(tài)下的塑料大分子在壓力和熱膨脹的作用下相互擴(kuò)散和纏結(jié)，產(chǎn)生范德華力實(shí)現(xiàn)焊合。
一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)上層材料激光透過(guò)率高于50％，下層材料激光透過(guò)率低于20％時(shí)，會(huì)獲得較好的效果。
國(guó)外從1972年就開始開展激光塑料焊接的研究和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)起步較晚，但近二十年，該項(xiàng)技術(shù)也得到深入的研究和應(yīng)用，表1為常用塑料材料的可焊性。
表1 常用塑料材料的可焊性
塑料激光焊接方法
激光焊接方法主要分為四類：輪廓焊接、同步焊接、準(zhǔn)同步焊接和掩膜焊接，具體見圖2。
圖2 激光焊接方法分類
激光器的選擇
最早應(yīng)用于塑料焊接的激光器多為波長(zhǎng)10.6μm的CO2激光器，由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)，其穿透能力較低和吸收率較高等特點(diǎn)，CO2激光器只適用于焊接較薄的薄膜材料。相對(duì)于CO2激光器，由于大部分塑料在808～1100nm波段的透過(guò)率極高，因此半導(dǎo)體激光器廣泛應(yīng)用于塑料產(chǎn)品的焊接。
工藝參數(shù)的選擇
在激光焊接過(guò)程中，焊接件的結(jié)構(gòu)形式、夾緊力、激光功率、焊接速度和光斑大小這5種因素對(duì)焊接效果影響較大。焊接使用的功率一般為10W～100W，光斑尺寸一般為0.5mm～5mm。
產(chǎn)品推薦
銳科激光百瓦級(jí)光纖輸出半導(dǎo)體激光器已廣泛應(yīng)用于塑料激光透射焊接。
銳科激光百瓦級(jí)光纖輸出半導(dǎo)體激光器
焊接案例
PMMA（含涂層）+PP焊接
白色PP+黑色PP
焊接
PA66+GF30
焊接
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