●塑料激光焊接原理
最常用的激光焊接形式被稱(chēng)為激光透射焊接，首先將兩個(gè)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(qū)的激光定向到待粘結(jié)的部位。
激光束通過(guò)上層透光材料，然后被下層材料吸收，激光能量被吸收后轉(zhuǎn)換為熱能，由于兩層材料被壓在一起。熱能從吸收層傳導(dǎo)到透光層上，使得兩層材料熔化并結(jié)合。
同時(shí)由于材料本身的熱膨脹擴(kuò)張產(chǎn)生內(nèi)部壓力。內(nèi)部壓力與外部壓力共同作用確保了兩部分的堅(jiān)固焊接。圖1、圖2直觀地說(shuō)明了塑料激光焊接的原理與過(guò)程。
●塑料激光焊接的工藝
(1)激光的波長(zhǎng)
塑料焊接過(guò)程中常用的是二極管激光器或半導(dǎo)體激光器。光束處于近紅外區(qū)域，并且光束波長(zhǎng)在400～1,100μm，可以通過(guò)光纖傳輸，在這個(gè)范圍內(nèi)的激光束可以被大多數(shù)的塑料所吸收。二極管激光焊接系統(tǒng)緊湊，并且激光器還可以達(dá)到更高級(jí)別的功率。激光的波長(zhǎng)可以根據(jù)特殊要求來(lái)設(shè)計(jì)。半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)一般是808～980μm。半導(dǎo)體激光器投資成本小，體積小，效率高。
(2)塑料材料
熱塑性塑料包含無(wú)定形塑料和半晶性塑料。能夠被激光焊接的塑料均屬于熱塑性塑料。理論上，所有熱塑性塑料都能夠被激光焊接。塑料激光焊接技術(shù)對(duì)被焊接塑料的要求為：在熱作用區(qū)內(nèi)的材料，要求對(duì)激光光波的吸收性好;不屬于熱作用區(qū)部分的材料，則要求對(duì)光波的透過(guò)性好，尤其在對(duì)兩件薄塑料件進(jìn)行疊焊時(shí)更是如此。一般向熱作用區(qū)塑料中添加吸收劑可以達(dá)到目的。
(3)吸收劑
吸收劑的應(yīng)用是塑料激光焊接工藝中非常重要的工藝。塑料激光焊接的本質(zhì)是將熱作用區(qū)的待焊接塑料融化，隨后冷卻自然實(shí)現(xiàn)塑料件的接合。讓塑料融化需要使塑料件吸收足夠的激光能量。
通常理想的吸收劑是碳黑，碳黑能夠?qū)⒓t外波長(zhǎng)的激光能量基本全部吸收，從而大大提高塑料的熱吸收效果，使得熱作用區(qū)的材料融化得更快、效果更好。一些其他顏色的染料，也能夠起到相同的吸收光波的效果。
添加吸收劑的方法有3種：一是直接向待焊接材料中滲入吸收劑，這樣應(yīng)該將滲過(guò)吸收劑的塑料件放在下面，而把沒(méi)有滲吸收劑的塑料件放在上面，讓激光光波通過(guò);二是向塑料件待焊接的表面滲吸收劑，這樣只有被滲透了吸收劑的一部分塑料將成為熱作用區(qū)而被融化;三是在兩塊待焊接塑料件的接觸處噴涂上或者印刷上吸收劑。
(4)其他參數(shù)
與金屬焊接不同，塑料激光焊接需要的激光功率并不是越大越好。