塑料廣泛應用于各個工業領域，工業生產對塑料的需求量已經逐步接近甚至超過了鋼鐵材料。特別是在電子制造、醫療、食品包裝、汽車等行業，塑料已經成為不可或缺的關鍵材料之一，生產中對各個塑料零部件的精準、高強度連接需求，也在隨著塑料的大量使用而日益增多。
圖1：焊接汽車塑料件。
塑料件連接工藝的選擇，對塑料制品的最終應用有著重要影響。傳統的塑料連接工藝有螺紋連接、膠黏連接、插入連接、壓合連接等，以及以熱板焊接、超聲波焊接為代表的熔融連接。這些結合方式的優點是操作簡單、連接方便，適用性強；但缺點也比較明顯，比如有特定形狀要求，連接強度相對較低，在面對三維幾何形狀、中空等復雜不規則圖形，以及大型零部件，乃至連接后對氣密性有一定要求的塑料件，可操作空間小，效率較低。
圖2：焊接白色結構件。
與此同時，在追求產品創新與品質提升的現代工業領域，對焊接質量的要求越來越高。隨著激光技術的發展，也推動了塑料焊接工藝的逐步應用，激光塑料焊接技術成為一個重要的發展方向，正逐漸成為連接材料的新寵，常用于白色家用電器塑料件、汽車塑料件等部件的焊接。
激光塑料焊接原理
激光塑料焊接又稱為激光透光焊接，要求上層塑料工件透光率高，下層工件則能吸收激光能量，因此當前主流焊接的對象為“透明塑料+黑色塑料”、“透明塑料+透明塑料”的組合方式。
由于大部分透明塑料對800nm~1100nm波段的光透過率較高，吸收小，基于此納飛光電推出了980nm半導體激光器，其在緊湊的結構中集成了高精度控制系統，使用方便。其利用先進的半導體激光技術，輸出中心波長為980nm的近紅外激光，該波長的激光能量能穿透透明或半透明塑料表面，被下層吸收并轉化為熱能，可用于實施精準高效的塑料焊接。該激光器具有較高的電光轉換效率，提供連續激光輸出，功率級別可以根據焊接工藝需求選擇，范圍可以從數瓦至數百瓦調節輸出，使其可兼顧大面積、高速度的塑料組件焊接作業。
激光塑料焊接實際應用中除了包括激光器本體，還需要搭配焊接頭以及焊接夾具等。使用980nm半導體激光器進行塑料焊接時，先將兩個待焊接零部件借助夾具裝配在一起，焊接的基本原理是焊接頭輸出的激光束透過上層透明塑料，在程序控制下精確投射到下層塑料件的待焊接區；下層塑料在吸收高度聚焦的激光能量后熔融，并使上下兩層塑料件接觸面熱交換充分熔化并結合在一起，在一定外力輔助下，冷卻后形成焊縫，完成最終焊接。
圖3：焊接電路板塑料結構件。
同時，借助專用的控制系統，可以實現透射焊接過程中的精確熱量控制和局部加熱，焊接質量一致，避免對周邊材料造成不良影響，廣泛應用于汽車零部件、醫療器械、電子元件等行業中的精密塑料部件焊接。
PC+ABS塑料焊接測試
實際操作中，為了保證焊縫質量和足夠的熔融深度，還需要綜合考慮焊接速度與激光功率的關系，找到最優的工藝窗口。
以焊接PC、ABS塑料進行測試，先將兩種塑料件置于載具疊放，并使用夾具施加壓力夾緊。
調整激光輸出功率到300W、焊接速度設定為20mm/s時（最大可達10000mm/s），兩層塑料焊接成功，焊縫融合均勻，焊縫寬度適中，密封性好，經拉力測試強度達到要求。
激光輸出功率保持300W不變，當焊接速度降低調整到10mm/s時，兩層塑料焊接成功，焊縫融合均勻，焊縫較寬，密封性好；但由于熔池溫度過高，可能導致其中部分材料分解，從而致使焊接強度降低。
而當功率調整到200W，焊接速度設定為20mm/s時，焊縫寬度適中，融合情況良好，密封性好，拉力測試強度低于高功率時焊接的強度。
激光焊接優勢
激光焊接與熔融結合的工藝類似，但前者的優勢更為明顯：
首先，精準度高，激光的光斑小且高度均勻性，能夠精確地對準更微小的焊接部位，能夠迅速將激光能量轉化為焊接所需的能量，實現精密焊接，并能大幅度提升焊接效率。結合專業設計的焊接頭，能夠確保激光能量在焊接區域得到充分吸收，保證焊接處的強度。
其次，熱影響區小，能夠在焊接過程中避免對塑料表面造成熱損傷，保持了材料的透明性和光潔度。這使得透光焊接后的產品既保持了原有的外觀特性，又增強了結構的穩固性。
第三，解決了傳統焊接方式在焊接速度和焊接質量之間的矛盾，能在短時間內完成大面積焊接，大大提高了生產效率。一個原本需要數小時的焊接作業，現在只需幾分鐘或幾十分鐘就能輕松完成，節省了大量的時間和成本。
此外，非接觸式的焊接作業，避免了傳統連接方式產生的機械應力和振動，保護了塑料表面的完整性，也保證了焊縫的精密性，材料間的連接更加緊密可靠，密封性極佳，滿足了防水、防塵等高標準的產品要求。
圖4：焊接汽車塑料件。
小結
目前，980nm半導體激光器已經展現了強勁的市場潛力和應用價值，是塑料焊接的利器，尤其是在汽車塑料焊接方面，帶來了實現高效、穩定的焊接效果。在內飾焊接中，可用于儀表盤、中控臺等的焊接；在外飾件焊接中，可輕松勝任車門把手、車燈等的焊接；在汽車電子零部件焊接方面，980nm半導體激光器同樣表現出色，可用于諸多電子元器件的塑料焊接，顯著提高連接強度和密封性，確保了各個零部件的穩定性和可靠性。未來，隨著功能的不斷開發，980nm產品還將迎來更為廣泛的應用。
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