五种激光塑料焊接方法介绍

近几年，随着技术的不断升级，塑料的激光焊接在未来增长的趋势逐步显现。前些年，激光有些技术没有突破，而且激光器价格比较高，相比传统焊接，一次性投入较大，可能不是很快产生效益。但是现在激光的经济优势就凸显出来了，塑料的激光焊接，它可以降低设计人员对产品的设计难度。

 

目前，很多的产品(包括汽车半导体行业、医药食品行业等)都对加工精度、美学外观的要求非常高，就促使激光焊接成为这些产品生产的必要工艺，促进了激光焊接技术的进一步发展。

 

 

 

塑料激光焊接的相容性、融合温度、匹配性越接近，它的效果就越好。塑料激光焊接应用方式和金属焊接不太一样，包含顺序型周线焊接、准同步焊接、同步焊接以及照射掩膜焊接，下面对这几种焊接方式做简单介绍。

 

1.轮廓焊接

 

 

激光沿着塑料焊接层的轮廓线移动并使其熔化，将塑料层逐渐粘结在一起;或者将被夹层沿着固定的激光束移动达到焊接的目的。

 

在实际应用中，轮廓焊接对于注塑工件的质量要求较高，特别是油气分离器等有复杂焊线的应用。轮廓焊接在塑料激光焊接的过程中能实现焊接线的一定的熔深，但这个熔深很小且不可控，这就要求注塑件的变形不能太大。

 

2.同步焊接

 

 

来自多个二极管激光器的激光束，通过光学元件将激光束整形，激光束被引导到沿着焊接层的轮廓线上，同时在焊缝处产生热量，从而使整个轮廓线同时熔化并粘结在一起。

 

同步焊接主要应用在汽车车灯、医疗行业。同步焊接是多光束，经过光学整形呈现焊接轨迹的光斑，它的特性是减小内应力。因为要求比较高，整个价格也比较高，所以在医疗方面应用非常广泛。

 

3.扫描焊接

 

 

扫描焊接又称准同步焊接，扫描焊接技术综合了上述顺序型周线焊和同步焊接两种焊接技术。利用反射镜产生高速激光束10 米/秒的速度，沿着待焊接的部位移动，使得整个焊接处逐渐发热并熔合在一起。

 

准同步焊接应用最广泛，在汽车汽车配件行业，它是通过里面XY高频的振镜，它的核心就是对两种材料塑料焊接塌陷的控制。轮廓焊接会产生较大的内应力，这个内应力就会影响到物体的密封性。而准同步是高速的一种扫描方式，而且配合现在控制，所以它能够有效地消除内应力。

 

4.滚压焊接

 

 

滚压焊接是一种创新性的激光塑料焊接工艺，它有多种不同的形式。主要的滚压焊接形式有两种：

 

第一种是Globo滚珠焊接，激光镜头端部有一个气垫式玻璃球，这个玻璃球同时起到聚焦激光以及夹紧塑料件的作用。在焊接过程中，Globo镜头由运动平台带动沿着焊接线滚动完成焊接，整个过程就犹如圆珠笔写字一样简单。Globo焊接过程无需复杂的上夹具，只需要制作一个底模支撑产品即可。Globo滚珠焊接工艺还有一个变种Roller滚筒焊接工艺，区别在于将镜头端部的玻璃球改成圆柱状玻璃桶以得到较宽的激光线段，Roller滚筒焊接适宜于较宽的焊接的焊接。

 

第二种是TwinWeld焊接工艺，这种塑料激光焊接工艺在镜头的端部加装了一个金属压轮，在焊接过程中，压轮压住焊接线边缘进行焊接。这种塑料激光焊接工艺的优点在于金属压轮不会产生磨损，有利于规模化生产。但是压轮的压力作用于焊接线边缘，容易产生力矩，形成各种焊接缺陷。同时由于镜头结构相对较复杂，为焊接编程造成一定的困难。

 

5.照射掩膜焊接

 

 

激光束通过模板进行定位，熔化并粘结塑料，模板只暴露出下面塑料层上面积一个很小的精确的焊接部位，激光束仅对制品上没有被掩膜遮住的部分加热。使用这种技术可以实现低至10微米的高精度焊接。

 

借助掩模焊接原理可精确稳固地焊接微流控部件。通道几何形状会保持原样，避免熔化物流入仅 200 µm 的狭窄通道中。