淺談激光塑料焊接工藝及材料的選擇

我們傳統(tǒng)意義上的塑料激光焊接指的是激光穿透焊接，上層塑料要能夠讓激光可以穿透，下層工件要能夠吸收激光的能量。因此，上層塑料部件一般為本色塑料，下層塑料一般為黑色塑料。

塑料激光穿透焊接最大的問(wèn)題在于焊接透明與透明的材料，比如醫(yī)療器械應(yīng)用大量使用的PC與PC之間的焊接。由于上下塑料都是激光可穿透的部件，缺乏激光吸收層，因此如果要使用塑料激光穿透焊接工藝，就必須要在焊縫處涂上Clear Weld等吸光劑，借由吸光劑吸收激光能量來(lái)融化焊縫處進(jìn)行焊接。然而這一工藝很少被客戶批量生產(chǎn)采用，原因在于一方面激光吸收劑會(huì)產(chǎn)生額外的耗材成本，增加生產(chǎn)成本;另一方面，生產(chǎn)上多一道噴涂工藝會(huì)額外增加設(shè)備、耗材及制造風(fēng)險(xiǎn) 最近幾年，新的塑料激光焊接技術(shù)解決了透明和透明塑料的焊接問(wèn)題。這一透明塑料的激光焊接方式來(lái)源于塑料對(duì)于不同波段激光所表現(xiàn)出來(lái)的不同穿透與吸收特性。

塑料激光焊接針對(duì)的焊接對(duì)象為熱塑性的塑膠材料，熱塑性的塑料材料主要分為兩類，一類是無(wú)定型的塑料，未添加色母時(shí)的表現(xiàn)為透明的材料，如PC、PMMA等材料;另一類是半晶體的塑料，未添加色母時(shí)的表現(xiàn)為乳白或乳黃的材料，如PA、PBT等。

對(duì)上層的激光穿透層塑料，所有的未添加色母的本色塑料，對(duì)于800-1000nm的激光都是透明的。如果是使用無(wú)定型的材料，其厚度沒(méi)有特定的要求。而如果使用半晶材料作為激光穿透層，一般來(lái)講焊接區(qū)域的穿透層塑料的設(shè)計(jì)厚度不要超過(guò)2mm。玻纖的加入對(duì)于激光穿透有一定的影響，加入的玻纖百分比越多，激光穿透層的塑料設(shè)計(jì)厚度要盡量小。

對(duì)于下層吸光塑料，普通的黑色塑料即可。兩種塑料材料如果能夠焊接，必須有相同或近似的物理特性，否則一層材料已經(jīng)融化或者燃燒，另外一層材料還沒(méi)有反應(yīng)。

很多客戶詢問(wèn)彩色塑料組合之間的焊接，一般來(lái)講，其焊接難度及成本遵循下表：

由上表可知，綠色/黃色單元格代表有著不錯(cuò)的焊接效果，而棕色和紅色單元格則基本沒(méi)有焊接的可能。

奧萊光電2μm激光對(duì)于很多高分子材料吸收良好， 是用來(lái)做塑料焊接的最佳選擇，同軸紅外測(cè)溫實(shí)時(shí)反饋到控制系統(tǒng)，用來(lái)實(shí)時(shí)控制激光器的參數(shù)，保證焊接點(diǎn)的溫度點(diǎn)的恒定焊接，最大程度的保證焊接良率。

最簡(jiǎn)單的是使用本色的透光塑料焊接在黑色的吸光塑料上，激光塑料焊接工藝最簡(jiǎn)單，成本也最低。汽車零部件焊接應(yīng)用使用的最多的組合是黑色激光穿透的塑料激光焊接在黑色吸光的塑料上，其難點(diǎn)是使用黑色的激光可穿透的塑料，在選擇材料時(shí)，激光穿透件一定要使用透光率合格的激光可穿透塑料。