激光焊接頭的焊接方法、優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用
激光焊接頭是一種利用激光束產(chǎn)生的熱量熔化塑料接觸面，然后將熱塑性片材，薄膜或模制零件粘合在一起的焊接頭。它最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，但由于成本高，無(wú)法與早期的塑料粘接技術(shù)，如振動(dòng)焊接頭焊接技術(shù)和熱板焊接頭焊接技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng)。然而，自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，由于激光焊接頭焊接技術(shù)所需設(shè)備成本的降低，該技術(shù)逐漸受到人們的廣泛歡迎。
1. 塑料激光焊接頭焊接常用的焊接方法
在實(shí)際應(yīng)用中，塑料激光焊接頭焊接有幾種不同的焊接工藝。
01）順序圓周焊接
激光頭沿著塑料焊接層的輪廓線移動(dòng)并熔化它，逐漸將塑料層粘合在一起;或者夾層沿著固定激光束移動(dòng)以達(dá)到焊接的目的。
02）同步焊接
來(lái)自多個(gè)二極管激光器的激光束由光學(xué)元件成形，并且激光束沿著焊接層被引導(dǎo)到輪廓線，同時(shí)在焊縫處產(chǎn)生熱量，使得整個(gè)輪廓線被熔化并同時(shí)結(jié)合在一起。
03）掃描焊接
掃描焊接也稱(chēng)為準(zhǔn)同步焊接。掃描焊接技術(shù)結(jié)合了順序環(huán)焊和同步焊這兩種焊接技術(shù)。反射器用于以每秒10米的速度產(chǎn)生高速激光束，并沿著待焊接的部分移動(dòng)，使得整個(gè)焊接部分逐漸加熱并熔合在一起。
04）輻射掩模焊接
激光束穿過(guò)模板定位以熔化和粘合塑料，模板僅暴露下面塑料層上的小且精確的焊接位置，并且激光束僅加熱產(chǎn)品中未被掩模覆蓋的部分。使用這種技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低至10微米的高精度焊接。
2. 塑料激光焊接頭的優(yōu)勢(shì)
激光焊接頭應(yīng)用于塑料零件焊接的優(yōu)點(diǎn)包括：焊接精確牢固，密封不透氣不透水，樹(shù)脂降解少，焊接過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑少，產(chǎn)品表面可以緊密連接在焊縫周?chē)す夂附泳哂袩o(wú)殘留的優(yōu)點(diǎn)，更適用于國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局控制的醫(yī)療產(chǎn)品和電子傳感器。
易于控制，可焊接小尺寸或復(fù)雜外部結(jié)構(gòu)的工件。由于激光易于計(jì)算機(jī)軟件控制，光纖激光器的輸出可以靈活地到達(dá)零件的各個(gè)細(xì)微部位，激光焊接可以用于焊接其他焊接方法難以到達(dá)的區(qū)域，可以焊接復(fù)雜形狀甚至三維幾何形狀的產(chǎn)品。
與其他焊接方法相比，激光焊接頭焊接大大降低了產(chǎn)品的振動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力。這意味著產(chǎn)品或設(shè)備內(nèi)部組件的老化速度較慢，可以應(yīng)用于容易損壞的產(chǎn)品?？梢院附佣喾N不同的材料。例如，通過(guò)近紅外激光的聚碳酸酯和玻璃纖維增強(qiáng)的黑色聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯可以連接在一起，而其他焊接方法根本不能連接結(jié)構(gòu)，軟化點(diǎn)和增強(qiáng)材料如此不同的兩種聚合物。
3. 塑料激光焊接頭焊接應(yīng)用
激光焊接頭焊接是一種無(wú)振動(dòng)焊接技術(shù)，因此特別適用于加工精密電子元件，如鼠標(biāo)，移動(dòng)電話和連接器，以及需要以更清潔的方式焊接的復(fù)雜元件，如包含電路的塑料產(chǎn)品板，醫(yī)療設(shè)備等。
01)汽車(chē)工業(yè)中
在汽車(chē)工業(yè)中，激光焊接頭焊接塑料技術(shù)可用于制造許多汽車(chē)零件，例如自動(dòng)門(mén)鎖，無(wú)鑰匙進(jìn)出設(shè)備，燃料噴嘴，換擋架，發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器，駕駛室框架，液壓油箱，過(guò)濾器框架，前燈和其他汽車(chē)應(yīng)用，包括進(jìn)氣歧管和輔助水泵的制造。
02）醫(yī)療領(lǐng)域
在醫(yī)療領(lǐng)域，激光焊接頭焊接技術(shù)可用于制造液體儲(chǔ)罐，液體過(guò)濾設(shè)備，軟管連接器，造口袋，助聽(tīng)器，植入物，用于分析的微流體裝置等。激光頭還可以將塑料薄膜焊接在一起。它沿著薄膜的邊緣移動(dòng)并形成密封結(jié)構(gòu)，用于通過(guò)粘合進(jìn)行包裝。操作過(guò)程可以非?？焖俚赝瓿?。
03）新材料激活激光焊接頭焊接的應(yīng)用
研究表明，聚合物對(duì)近紅外激光的透過(guò)率至少達(dá)到20-50％，只有激光焊接技術(shù)才能獲得優(yōu)異的焊接效果。大多數(shù)天然彩色塑料和許多彩色半透明塑料都能滿足透光率要求。換句話說(shuō)，激光焊接可以應(yīng)用于大多數(shù)塑料。
另一方面，塑料對(duì)近紅外激光的吸收率也是影響激光焊接頭焊接效果的重要因素。大多數(shù)熱塑性塑料通過(guò)添加適量的炭黑可以大大提高其對(duì)激光的吸收率，但對(duì)于某些材料，激光焊接頭焊接的應(yīng)用仍然存在一定的局限性。例如，如果兩種材料都是透明的或白色的，則可以透射近紅外激光，導(dǎo)致材料對(duì)近紅外激光的吸收極低。在這種情況下，不能使用激光焊接。
另一個(gè)典型的例子是PPS和LCP塑料。兩種材料對(duì)近紅外激光的透射率非常低。如果兩種材料同時(shí)填充炭黑，則不能進(jìn)行激光焊接，因?yàn)榧す獠荒艽┩浮４送?，許多礦物填料化合物不適合激光焊接頭焊接。為了克服激光焊接頭焊接的這些局限性，一些塑料制造商積極開(kāi)發(fā)新材料，有助于提高激光透射率和吸收率，并取得了可喜的進(jìn)展，為激光焊接頭帶來(lái)了更廣闊的應(yīng)用前景。
