激光焊接作為一種熔接塑料制品的手段已漸趨普及。此技術(shù)主要用于連接敏感性的塑料制品，例如線路板、有塑料零件的電子感應(yīng)器、復(fù)雜形狀的塑料制品，及醫(yī)療塑料等要求嚴(yán)格密封及潔凈的制品。 激光焊接原理 利用激光把兩件塑料部件焊接，首先把部件夾緊在一起，然后以近紅外線激光NIR（波長810-1064nm），透射過第一個(gè)部件，然后被第二個(gè)部件吸收所，所吸收的近紅外線激光化為熱能，將兩個(gè)部件的接觸表面熔化，形成焊接區(qū)。這種焊接方法，能夠造出超過原材料強(qiáng)度的焊接縫。 激光焊接優(yōu)點(diǎn)多 應(yīng)用激光焊接熔接塑料部件，其優(yōu)點(diǎn)包括： ·焊接縫尺寸精密、牢固、不透氣及不漏水 ·在焊接過程中樹脂降解少、產(chǎn)生碎屑少。部件表面能夠嚴(yán)密地連接起來 ·與其他熔接方法比較，大幅減少制品的振動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力 ·能夠?qū)⒍喾N不同塑料焊接起來（其他焊接方法有較大限制） ·擅長焊接具有復(fù)雜外形（甚至是三維）的制品；能夠焊接其他方法不易達(dá)到的區(qū)域 由于激光焊接具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以特別吸引那些尋求更清潔的方式來熔接復(fù)雜部件的加工商，例如含有線路板的塑料制品、醫(yī)療設(shè)備等。 多家公司相繼推出激光焊接設(shè)備 以往一段頗長時(shí)間，激光焊接未能在塑料的熔接上應(yīng)用，這情況已逐漸改變，歐洲的Bielomatik、Leister、Branson等公司相繼推出專門用于塑料焊接的激光設(shè)備，而新型的塑料和添加劑，令彩色塑料制品的激光焊接成為可能。塑料供應(yīng)商亦不斷改進(jìn)現(xiàn)有配方，藉此優(yōu)化塑料對激光的透射率或吸收率。各種因素配合下，令塑料制品的激光焊接工藝迅速發(fā)展。事實(shí)上，在某些應(yīng)用中，激光焊接比超聲波焊接、振動(dòng)焊接、熱平板焊接等工藝更具成本和性能方面的優(yōu)勢。 激光焊接前景樂觀 Branson公司表示，由于激光焊接不會產(chǎn)生殘?jiān)蚨m合應(yīng)用于美國食品及藥物管理局（FDA）管制的醫(yī)藥制品，以及汽車制品和電子傳感器。Bielomatik公司亦認(rèn)為這種焊接技術(shù)，大大減少制品的振動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力，是焊接易損壞的制品（例如電子傳感器）的理想選擇。Leister公司則指出，其他的焊接方法難以將兩種在結(jié)構(gòu)、較化點(diǎn)和填充物料等多種性質(zhì)不同的聚合物接連、而激光焊接卻能應(yīng)付自如。 Novolas焊接設(shè)備 Novolas生產(chǎn)線是Leister公司最新推出的設(shè)備。此生產(chǎn)線使用了高功率的二極管激光器，每個(gè)激光器的功率為25W或更高，提供以下型號的設(shè)備： Novolas C型焊接機(jī)-這是一臺特形焊機(jī)，又是點(diǎn)焊機(jī)。它可以采用移動(dòng)制品而固定激光點(diǎn)的焊接方法；又或者采用移動(dòng)激光點(diǎn)而固定制品的焊接方法。其最大焊接面積為250×250mm，焊接幾何形狀時(shí)非常靈活，但缺點(diǎn)是焊接速度轉(zhuǎn)慢。 Novolas S型焊接機(jī)-該機(jī)使用[同步]焊接技術(shù)，原理是將激光束校準(zhǔn)成一條直線或曲線，同一時(shí)間射結(jié)合處，光束和制品都不需移動(dòng)。采用這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是焊接速度快，但缺點(diǎn)是在焊接幾何形狀時(shí)受到限制。 Novolas M型焊接機(jī)該機(jī)使用[同步]掩膜焊接技術(shù)。Leister公司向客戶提供以照相平版印刷術(shù)制造的薄膜掩膜，用來掩蓋制品不需焊接的部分，固定的激光束只加熱制品上那些沒被掩遮的部份。這種技術(shù)的好處是解決了S型焊接機(jī)的焊接幾何尺寸所受到限制。再復(fù)雜的焊接形狀，例如圓形或螺旋形，均能使用這種方式。此技術(shù)能生成更細(xì)更精確的焊接縫（焊接縫只有0.1mm），而且焊接縫的寬度可以變化。雖然同步掩膜焊接所需的準(zhǔn)備時(shí)間比特形焊接較長些，但在大批量生產(chǎn)時(shí)，成本效益更好。Novolas M系統(tǒng)特別適合醫(yī)藥設(shè)備的微型連接。 Laser-Tec Qslw系統(tǒng) Bielomatik公司生產(chǎn)的Laser-Tec QSLW系統(tǒng)，采用一種被稱為[準(zhǔn)同步]的焊接技術(shù)，使用輸出能量為70-250W的固態(tài)釔鋁石激光器及高速掃描鏡，可以使激光束每秒掃描全部接縫40次，生成的焊接只有0.1mm。這種激光系統(tǒng)現(xiàn)正應(yīng)用于生產(chǎn)汽車的電子開門器。其他應(yīng)用還包括汽車空氣進(jìn)氣管上的傳動(dòng)裝置和中控鎖、變速箱、安全氣囊、油壓傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器等。如果將多臺Laser-Tec系統(tǒng)組合應(yīng)用，更可焊接車輛的駕駛艙、壓力容器、大型的集成傳感器等。 IRAM激光焊接裝置 Branson公司生產(chǎn)的IRAM激光焊接裝置，包括：同步型及特形型兩個(gè)系列。每系列可提供三種規(guī)格的激光焊接裝置：小功率（150-450W）、中功率（600-900W）、大功率（900-1，350W）。 Herfurth公司的高能激光器 英國Herfurth公司生產(chǎn)的高能激光器，功率在250-1，000W之間。由于采用了高能量的激光。令焊縫強(qiáng)度非常高，能處理那些對激光透射率低，很難焊接的材料及顏色種類。例如把聚丙烯（PP）和玻璃纖維增強(qiáng)的縮醛塑料兩種材料焊接，或用于將聚酯和聚丙烯制造的薄膜，與管道及連接器焊接起來，制品成醫(yī)藥上的流體輸送系統(tǒng)。 配合激光焊接的材料 為配合激光焊接的發(fā)展，塑料生產(chǎn)商均積極研究能夠配合激光焊接的材料。杜邦公司指出，聚合物對近紅外線激光的透射率至少達(dá)到20-50%，才能獲得優(yōu)良的焊接效果，而絕大多數(shù)的本色塑料和很多有色的半透明塑料都達(dá)到此透光率要求。換句話說，絕大部分塑料都能夠被激光焊接。另一方面，塑料對近紅外線激光的吸收率亦是影響焊接效果的重要因素，而大多數(shù)熱塑性塑料加入適量的碳黑后，就可以大幅提高其對激光的吸收率。但激光焊接對一些材料而言，還存在一定的局限性。其中的典型例子是PPS和LCP等塑料，由于對近紅外線激光的透射率很低，若光兩種材料都填充炭黑時(shí)，由于兩者都是黑色，激光無法穿透，所以不能以激光焊接。相反，若兩種材料都屬于透明或者白色，近紅外線激光都能透射過，引致對近紅外線激光的吸收低，此情況下，也不能用激光來焊接。此外，許多礦物填充的化合物，都不適宜用激光來焊接。這些局限性，造成了激光焊接應(yīng)用于塑料接連上的很大障礙。 新物料有助改善激光透射率及吸收率 為改善聚合物的激光透射率和吸收率，不少塑料生產(chǎn)商進(jìn)行研究，現(xiàn)時(shí)已解決了不少技術(shù)障礙。例如BASF公司推出了能透過激光的黑色原料Ultramid A3WG6LT（用于尼龍66）和Ultramid B4300g6LT（用于PBT）。這種采用了新染料的材料，雖然呈黑色，但保持了很高的近紅外線激光透射率，因而實(shí)現(xiàn)了將兩種黑色制品進(jìn)行激光焊接。杜邦公司亦推出一種黑色的縮醛塑料，其近紅外線激光透射率達(dá)到38%；一種30%玻璃增強(qiáng)的黑色尼龍6材料，其近紅外線激光透射率達(dá)25-55%。 Clearweld原料消除對碳黑的依賴 Gentex公司Clearweld新工藝的開發(fā)，目的是消除在近紅外線激光吸收方面對碳黑的依賴，從而拓寬可進(jìn)行激光焊接的顏色范圍，令透明制品、色彩輕淡的制品，甚至各種顏色的不透明制品，都可進(jìn)行激光焊接。Clearweld原料（凈焊材料）無色，能吸收大多數(shù)商用二極管激光器發(fā)射的近紅外線激光。如要處理兩種對近紅外線激光都透射的材料，可在其接觸界面上放上一層很薄的Clearweld凈焊材料，然后再進(jìn)行激光焊接。凈焊材料可通過工業(yè)上的噴墨打印機(jī)或噴射系統(tǒng)噴到接合面處。Gentex公司正在開發(fā)Clearweld材料的其他形式，包括薄膜和復(fù)合材料，很快便會推出市? ? RTP公司最近亦開發(fā)了一種合金化技術(shù)，和擁有玻璃纖維、顏色和其他添加劑的選擇技術(shù)。這些技術(shù)可以促使激光焊接的樹脂，如ABS、SAN、PP等的近紅外線激光透射率和吸收率達(dá)到最優(yōu)化。