塑料激光焊接及其应用

  随着绿色环保理念在全球工业生产中的贯彻以及生产成本控制方面的考虑，塑料作为一种性能优异的可再生非金属材料，被日益广泛地应用在各行业的零部件设计、制造上，传统的金属部件越来越多地被拥有同样工作性能的塑料部件替代，同时对塑料零件之间的焊接连接技术和焊接质量也提出了更高的要求，这些变化为激光焊接技术在塑料材料领域的应用提供了契机。 

● 超声波焊接 

超声波焊接法通过机械高频振动而形成接缝。待装配的部件加压夹持于振荡焊头和固定焊头之间，然后与接触面呈直角，接受频率为20～40KHz的超声振动。交替式高频应力在接缝界面处产生热量，从而形成优质的焊接。 

用于这一工艺的工具十分昂贵，因此，适宜在生产量较大时采用。应用领域包括在多头机上焊接医疗器材所用的阀门和筛检程序、盒体、汽车部件、吸尘器外壳等。

● 摩擦焊接 

  热塑性塑料摩擦焊接（也称为“旋转焊接”）与金属焊接的原理相同。在这种焊接工艺中，将一片基材固定，另一片基材以受控的角速度旋转。当部件压合在一起时，摩擦热导致聚合物熔融，冷却后即形成焊接。摩擦焊接能产生优良的焊接质量，焊接工艺简单，重复性强，仅适合于至少有一个部件是圆形且不需要角度对齐的应用领域。

● 振动焊接

  振动焊接也称为线性摩擦焊接。两件热塑性部件在适当的压力、频率和振幅下相互摩擦，直到产生足够的热量使聚合物熔融为止。振动停止后，部件彼此对齐，熔化的聚合物固化后形成焊接。

  此焊接工艺主要优点在于能高速焊接大型复杂线性部件。其它强项包括：能同时焊接多个部件，焊接工具简单，几乎能焊接所有热塑性材料，主要用于汽车和家用电器行业。

● 热板焊接 

  对于塑料接合来说，热板焊接是最简单的批量生产技术。高温热板夹于待接缝的表面之间，直到软化为止。此时，将热板抽出，两表面在受控压力之下贴合，保持一段特定的时间后合在一起。然后，让熔融表面冷却，形成焊接。焊接工具或加热组件配有内置电热器，以避免塑料粘连于焊接工具上。 

  多种日常用品都采用这一焊接工艺，例如：吸尘器外壳，洗衣机和洗碗机部件、制动液油箱、后灯、指示灯等汽车部件。热板焊接法的弊端在于焊接速度较慢。

● 热气焊接

  热气焊接法利用加热的气流（通常为空气）将热塑性塑料基材和热塑性塑料焊条加热和熔化。基材和焊条熔融后形成焊缝。为确保有效焊接，必须在焊条上施加适当的温度和压力，还应确保合适的焊接速度和焊枪位置。主要用途包括化学品存储容器、通风管道和汽车保险杠等注塑件维修等。氮气用于氧气敏感的材料，如聚乙烯；氧气则形成更高的焊接强度。 

  这一焊接方法的主要优点在于能焊接大型、复杂的部件，但是焊接速度慢，焊接质量完全依赖于焊工的技能。

●  植入焊接 

  在植入焊接中，首先将金属嵌件夹在待接缝的部件之间，然后通过感应或电阻方式加热。采用电阻焊接时，要求沿接缝放置电线将电流传导到植入件中；采用感应焊接时则不需要这种方式。植入焊接法已用于焊接大型部件等的复杂接缝，包括汽车保险杠、电动汽车和游艇船壳等。

● 塑料激光焊接原理 

  最常用的激光焊接形式被称为激光透射焊接，首先将两个待焊接塑料零部件加压力夹在一起，然后将一束短波红外区的激光定向到待粘结的部位。