塑料激光焊接及其應用

  隨著綠色環保理念在全球工業生產中的貫徹以及生產成本控制方面的考慮，塑料作為一種性能優異的可再生非金屬材料，被日益廣泛地應用在各行業的零部件設計、制造上，傳統的金屬部件越來越多地被擁有同樣工作性能的塑料部件替代，同時對塑料零件之間的焊接連接技術和焊接質量也提出了更高的要求，這些變化為激光焊接技術在塑料材料領域的應用提供了契機。 

● 超聲波焊接 

超聲波焊接法通過機械高頻振動而形成接縫。待裝配的部件加壓夾持于振蕩焊頭和固定焊頭之間，然后與接觸面呈直角，接受頻率為20～40KHz的超聲振動。交替式高頻應力在接縫界面處產生熱量，從而形成優質的焊接。 

用于這一工藝的工具十分昂貴，因此，適宜在生產量較大時采用。應用領域包括在多頭機上焊接醫療器材所用的閥門和篩檢程序、盒體、汽車部件、吸塵器外殼等。

● 摩擦焊接 

  熱塑性塑料摩擦焊接（也稱為“旋轉焊接”）與金屬焊接的原理相同。在這種焊接工藝中，將一片基材固定，另一片基材以受控的角速度旋轉。當部件壓合在一起時，摩擦熱導致聚合物熔融，冷卻后即形成焊接。摩擦焊接能產生優良的焊接質量，焊接工藝簡單，重復性強，僅適合于至少有一個部件是圓形且不需要角度對齊的應用領域。

● 振動焊接

  振動焊接也稱為線性摩擦焊接。兩件熱塑性部件在適當的壓力、頻率和振幅下相互摩擦，直到產生足夠的熱量使聚合物熔融為止。振動停止后，部件彼此對齊，熔化的聚合物固化后形成焊接。

  此焊接工藝主要優點在于能高速焊接大型復雜線性部件。其它強項包括：能同時焊接多個部件，焊接工具簡單，幾乎能焊接所有熱塑性材料，主要用于汽車和家用電器行業。

● 熱板焊接 

  對于塑料接合來說，熱板焊接是最簡單的批量生產技術。高溫熱板夾于待接縫的表面之間，直到軟化為止。此時，將熱板抽出，兩表面在受控壓力之下貼合，保持一段特定的時間后合在一起。然后，讓熔融表面冷卻，形成焊接。焊接工具或加熱組件配有內置電熱器，以避免塑料粘連于焊接工具上。 

  多種日常用品都采用這一焊接工藝，例如：吸塵器外殼，洗衣機和洗碗機部件、制動液油箱、后燈、指示燈等汽車部件。熱板焊接法的弊端在于焊接速度較慢。

● 熱氣焊接

  熱氣焊接法利用加熱的氣流（通常為空氣）將熱塑性塑料基材和熱塑性塑料焊條加熱和熔化。基材和焊條熔融后形成焊縫。為確保有效焊接，必須在焊條上施加適當的溫度和壓力，還應確保合適的焊接速度和焊槍位置。主要用途包括化學品存儲容器、通風管道和汽車保險杠等注塑件維修等。氮氣用于氧氣敏感的材料，如聚乙烯；氧氣則形成更高的焊接強度。 

  這一焊接方法的主要優點在于能焊接大型、復雜的部件，但是焊接速度慢，焊接質量完全依賴于焊工的技能。

●  植入焊接 

  在植入焊接中，首先將金屬嵌件夾在待接縫的部件之間，然后通過感應或電阻方式加熱。采用電阻焊接時，要求沿接縫放置電線將電流傳導到植入件中；采用感應焊接時則不需要這種方式。植入焊接法已用于焊接大型部件等的復雜接縫，包括汽車保險杠、電動汽車和游艇船殼等。

● 塑料激光焊接原理 

  最常用的激光焊接形式被稱為激光透射焊接，首先將兩個待焊接塑料零部件加壓力夾在一起，然后將一束短波紅外區的激光定向到待粘結的部位。