塑料激光焊接的介绍

塑料激光焊接机是一款新兴的激光焊接机，非接触焊接，与塑料材质发生物理反应，在焊接过程中环保无污染。塑料激光焊接机焊接速度快，焊接位置精准，可以根据需求自动选择焊接区域，焊接位置精准，可以实现平面和三维焊接，焊接方式根据产品需求来确定。主要运用于塑料材质焊接，主流的塑料材质基本能实现焊接操作。

作为激光塑料焊接设备生产厂家，盈云光电全面引进韩国技术团队和有多年激光加工领域经验的团队，盈云光电团队研发生产的塑料激光焊接设备主要应用于汽车后尾灯、车载摄像头、汽车胎压监测计、医用流体器件、微流体器件、液冷灯等产品领域的塑料焊接工作，盈云光电激光塑料焊接设备产品主要销往：瑞安、广东中山、河北、上海、广东、吉林、湖北、重庆、北京、浙江、辽宁、江苏、天津、四川、河南、湖南、苏州、宁波、常州、盐城、嘉兴、南通等省市。厂家价格。

激光焊接技术是利用激光束产生的热量熔化塑料接触面，从而将热塑性片材、薄膜或成型零件粘合在一起的技术。它最早出现在 1970 年代，但由于成本高昂，无法与早期的塑料粘合技术竞争，如振动焊接技术和热板焊接技术。但自1990年代中期以来，由于激光焊接技术的设备成本下降，该技术逐渐受到广泛欢迎。

一、激光焊接工艺参数：

1、功率密度。 功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在104~106W/cm2。

2、激光脉冲波形。 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。

3、激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。

4、离焦量对焊接质量的影响。 激光焊接通常需要一定的离焦，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。

二、激光焊接工艺方法：

1、片与片间的焊接。包括对焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4种工艺方法。

2、丝与丝的焊接。包括丝与丝对焊、交叉焊、平行搭接焊、T型焊等4种工艺方法。

3、金属丝与块状元件的焊接。采用激光焊接可以成功的实现金属丝与块状元件的连接，块状元件的尺寸可以任意。在焊接中应注意丝状元件的几何尺寸。三、采用激光软钎焊与其它方式相比有以下优点：

1、由于是局部加热，元件不易产生热损伤，热影响区小，因此可在热敏元件附近施行软钎焊。

2、用非接触加热，熔化带宽，不需要任何辅助工具，可在双面印刷电路板上双面元件装备后加工。

3、重复操作稳定性好。焊剂对焊接工具污染小，且激光照射时间和输出功率易于控制，激光钎焊成品率高。

4、激光束易于实现分光，可用半透镜、反射镜、棱镜、扫描镜等光学元件进行时间与空间分割，能实现多点同时对称焊。

5、激光钎焊多用波长1.06um的激光作为热源，可用光纤传输，因此可在常规方式不易焊接的部位进行加工，灵活性好。

6、聚焦性好，易于实现多工位装置的自动化。

盈云光电作为山东激光塑料焊接设备生产厂家，生产的塑料激光焊接设备主要应用于汽车后尾灯、车载摄像头、汽车胎压监测计、医用流体器件。

四、激光深熔焊：

1、冶金过程及工艺理论。 激光深熔焊冶金物理过程与电子束焊极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”结构来完成的。这个充满蒸汽的小孔犹如一个黑体，几乎全部吸收入射光线的能量，孔腔内平衡温度达25000度左右。热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周即围着固体材料。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属填充着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。

激光焊接技术是用通常存在于电磁光谱红外线区的集束强辐射波，熔化接头区的塑料。所用激光的类型和塑料的吸收特性决定可能焊接的程度。

激光焊接也极大地减小了制品的振动应力和热应力。比采用其它连接方式所产生的振动应力和热应力小，意味着制品或者装置的内部组件的老化速度更慢。这个特点为将激光焊接应用于易损坏的制品(如电子传感器)提供了一个机会。

很多种类不同的材料能够用激光焊接在一起，激光焊接使用近红外线激光(NIR)，波长在810到1064纳米。首先，两种制品在低压力下被夹紧在一起，近红外线激光穿过一个制品(近红外线激光透射)然后被另外一个制品吸收(近红外线激光吸收)。吸收近红外线激光的制品将光转化为热，然后在制品的接触面处熔化，同时热也传导到透射近红外线激光的制品的表面，形成一个焊接区。焊接缝的强度能够超过原始材料的强度。举例说，激光焊接将能透过近红外线激光的聚碳酸酯(PC)和30%玻纤增强的黑色聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)连接在一起。其它的焊接方法不能将两种在结构、软化点和增强材料等方面如此不相同的聚合物连接起来。激光焊接最擅长于焊接具有复杂外形(甚至是三维的)的制品，能够焊接其它焊接方法不易达到的区域。

塑料激光焊接技术在各个领域，例如在国防和医学领域的成熟应用有助于使它应用于塑料连接方面。自90年代中期以来，二极管型和钇铝石榴石型激光器已经向着有利于塑料连接的方向发展。这些激光器的功率显著增大，而它们的成本在过去五年内下降了大约90%。已经发现大多数塑料能有效透射二极管激光器(810到940纳米)和钇铝石榴石激光器(1064纳米)所发射的激光或者接近它们波长带的激光。(二氧化碳激光器发射的激光容易被塑料吸收，这将导致塑料燃烧的危险)。

激光焊接没有残渣的优点也使它比较适合应用于以下制品∶食品及药物管理局(FDA)管制的医药制品，汽车制品和其他的电子传感器。

已经证明，二极管激光器和钇铝石榴石激光器用于塑料焊接时，它们有良好的适应性。例如，可以将二极管激光排列起来以生成复杂的线状焊缝。还可以将二极管激光发射器组合堆积起来，以获得特殊应用所需要的高焊接功率。

激光焊接方式对一些材料而言也存在著部分局限∶一是高性能聚合物，如PPS、聚(PEEK)和LCP，由于这些材料对近红外光的透射率很低，因而不适合激光焊接方式；另一个不足之处是当两种材料中都填充炭黑时，由于两种材料都是黑色，它们是不能被焊接在一起的。这对于汽车外壳下的设备和其他黑色的装置采用激光焊接来说是一个障碍。现在很多材料公司也推出了激光可焊接的黑色塑料，比如，激光可焊记得黑色PC，黑色PA66等等。

同样，两种对近红外线激光都透射的材料(通常是透明的或者白色的)由于对近红外光的吸收很少，所以也不能用激光焊接起来。这对于医药，包装和消费产品来说是一个很大的缺点，因为这些产品都要求透明。

最后，由于许多矿物填充的化合物能够吸收近红外线激光，所以通常不适合用激光焊接。高填充的玻纤增强物能够改变近红外线激光的透射率，降低焊接效率，不过原料供应商的配方中的玻纤含量通常不会超过这个限度。

材料的

激光

焊接是一种透射式

焊接工艺

。因为许多热塑高聚物对于

可见光

和

近红外光

具有较好的

光学

穿透性

，这样激光就可以穿过

上层

材料到达

焊接面

，

下层

的材料含有一种可以吸收激光的

着色剂

，它吸收激光，从而受热融化下层材料。由于

上下

两层材料都有很好的

热传导

性并且接触很紧密，下层产生的

热量

可以传到上层材料并使它融化，这样就把两个

部件

粘接

在一起

。

目前常用的塑料焊接工艺方法主要有四种：

1、热板焊接——通过热板加热后进行的焊接，将产品熔化后再取出热板，产品加压实现焊接；

2、超声波焊接——利用高频振动波传递到需要焊接的物体表面，在加压的情况下，摩擦生热进行产品的焊接；

3、振动摩擦焊接——两个塑料部件在一定的压力、振幅和频率下，相互接触摩擦。因摩擦产生热量，使得材料在焊缝界面处熔化。在压力下，熔融塑料从焊缝区域流出形成溢料。在振动停止后，熔融塑料层固化，并产生一个坚固的接头；

4、激光焊接——激光束通过光纤传输，然后直接集中在工件上，焊接熔化工件。如果焊接材料为塑料渗透焊接，则需要上塑料渗透焊接、下塑料吸收光、下塑料吸收激光，产生热熔工件，在一定压力下冷却，使两层材料熔化在一起，完成焊接过程。

激光焊接主要应用在精密塑胶电子元器件、无菌医学、食品医药、汽车等高科技领域，因为塑胶激光焊接技术本身的优势和特点。激光焊接广泛应用于手机零件（机壳、耳机座、USB座）、鼠标、连接件、开关、传感器等领域。因为激光焊接可以产生密封性，真空无菌产品在医疗器械和无菌环保设备领域也有不错的表现。

借助压力使熔体塑料大分子相互扩散、紧密黏接在一起的塑料连接方法。

2.外加热源软化

3.通过机械运动方式软化

4.通过电磁作用软化

热板焊接可能是最简单的塑料焊接技术，但这种方式特别适合于需要大面积焊接面的大型塑料件的焊接，一般是平面电热板将需焊接的两平面熔融软化后迅速移去电热板合并两平面并加力至冷却。

2.热风焊接当热风气流直接吹向接缝区时，导致接缝区与母材同材质的填充焊丝熔化。通过填充材料与被焊塑料熔化在一起而形成焊缝。

3.热棒和脉冲焊接这两项技术主要用在连接厚度较小的塑料薄膜的焊接。并且这两种方法相似，都是将两片薄膜紧压在一起，利用热棒或镍铬丝产生的瞬间热量完成焊接。

4.按运动轨道可分为直线型和旋转型直线型可用于直线焊缝的焊接和平面焊接的焊接，旋转型可用于圆形焊缝的焊接。

5.超声波焊接超声波焊接就是使用高频机械能软化或熔化接缝处的热塑性塑料。

塑料焊接，热板机，旋熔机按所采用的加热软化方式的不同，塑料焊接方法可分为通过外加热源软化、通过机械运动方式软化、和通过电磁作用软化几种。 采用外加热源方式软化的焊接技术：热板焊接、热风焊接、热棒和脉冲焊接；

1.热板焊接可能是最简单的塑料焊接技术，但这种方式特别适合于需要大面积焊接面的大型塑料件的焊接，一般是平面电热板将需焊接的两平面熔融软化后迅速移去电热板合并两平面并加力至冷却。这种方法焊接装置简单，焊接强度高，制品、焊接部的形状设计相对来说比较容易。但由于热板产生的热量使制品软化，周期较长；熔融的树脂会粘附到电热板上且不易清理（电热板表面涂F4可减轻这种现象），时间长了形成杂质影响粘接强度；需严格控制压力和时间保证适当的熔融量；当不同种类的树脂或金属与树脂相接合进，会出现强度不足的现象。

2.热风焊接当热风气流直接吹向接缝区时，导致接缝区与母材同材质的填充焊丝熔化。通过填充材料与被焊塑料熔化在一起而形成焊缝。这种焊接方法焊接设备轻巧容易携带，但对操作者的焊接技能要求比较高。

3.热棒和脉冲焊接这两项技术主要用在连接厚度较小的塑料薄膜的焊接。并且这两种方法相似，都是将两片薄膜紧压在一起，利用热棒或镍铬丝产生的瞬间热量完成焊接。 采用机械运动方式软化的的焊接技术：摩擦焊接、超声波焊接；

1.摩擦焊接：按运动轨道可分为直线型和旋转型；直线型可用于直线焊缝的焊接和平面焊接的焊接，旋转型可用于圆形焊缝的焊接。在利用压力下的两部分在磨擦过程中产生的磨擦热量使接触部分的塑料熔融软化，对正固定直到凝结牢固。

2.超声波焊接：使用高频机械能软化或熔化接缝处的热塑性塑料。被连接部分在压力作用下固定在一起，然后再经过频率通常为20或40千赫的超声波振动，换能器把大功率振动信号，转换为相应的机械能，施加于所需焊接的塑料件的接触界面，焊件接合处剧烈擦瞬间产生高热量，从而使分子交替熔合，从而达到焊接效果。 超声波焊接过程很快，焊接时间不到一秒，并且很容易实现自动化，在电子、电器、汽车零件、塑料玩具、文具用品、日用品、工艺品、化妆品等各个行业广泛应用。 运动方式焊接是一种自动焊接过程，都需要专用焊接设备。一旦确定了正确的焊接参数，操作工即可稳定生产。其优点是：快速、灵活、焊接过短稳定且不需焊剂或保护气体，也不产生有害气体或熔渣，产品焊接质量有保证。 采用电磁作用软化的焊接技术：高频焊接、红外线焊接、激光焊接；

1.高频焊接：利用电磁感应原理高频感应加热技术，穿透塑料制品对埋藏于塑料件内部的感应体或磁性塑料产生感应加热，被焊塑料在快速交变电场中可以产生热量而使需焊接部位迅速软化熔融，继而填充接口间隙，并以完善的机械装置辅助达到完美焊接。产生高频感应的最为常用的方法是，利用高频电流通过线圈，从而得到一个强大的高频磁场。感应体（即发热体）一般为铁、铝、不锈钢等材料，但也使用通过添加磁性物质加工而成的磁性复合塑料。通过这种方法焊接制作的产品包括文具夹，可充气物品，防水衣和血袋等。

2.红外线焊接：这项技术类似于电热板焊接，将需要焊接的两部分固定在贴近电热板的地方但不与电热板接触。在热辐射的作用下，连接部分被熔融，然后移去热源，将两部分对接，压在一起完成焊接。这种方式不产生焊渣、无污染，焊接强度大，主要用于PVDF、PP等精度要求很高的管路系统的连接。

3.激光焊接：20世纪70年代，激光开始被应用到塑料焊接上。它的原理是将激光产生的光束（通常存在于电磁光谱红外线区的集束强辐射波）通过反射镜、透镜或光纤组成的光路系统，聚焦于待焊接区域，形成热作用区，在热作用区中的塑料被软化熔融，在随后的凝固过程中，已融化的材料形成接头，待焊接的部件即被连接起来，通常用于PMMA、PC、ABS、LDPE、HDPE、PVC、PA6、PA66、PS等透光性好的材料，在热作用区添加碳黑等吸收剂增强吸热效果。塑料激光焊接的优点较多：焊接速度快、精度高；自动化、精密数控容易实现；成本相对较低。因此，塑料激光焊接技术在汽车、医疗器械、包装等领域得到了比较广泛的应用。

焊接技术是一种通过加热、高温或者高压的方式将两者连接到一起，形成一个整体。尤其是金属制品，它们质地坚硬，用其他连接方式无法将两部分牢固的粘接在一起，这就要靠焊接技术。相信很多人都看过金属制品的焊接，但是塑料焊接大家就鲜少看见。其实塑料焊接也是一种非常成熟的焊接技术，它是将两部分塑料制品通过技术溶解结合在一起。

塑料焊接特点

针对不易以热熔、超音波熔接之PE、PP，尼龙、PET等圆形或管状工件，做高速旋转与加压运动，使上下工件于极短时间内达到熔解结合之设计，此原理使得加工后之结合力有水密、气密之极高效果。

1.提供高扭力之运动装置，可由1马力至50马力的须求订做。

2.机构稳固，以防启动瞬停时之反作用力。

3.500台以上技术与市场经验。

焊接方法

塑料焊接，热板机，旋熔机按所采用的加热软化方式的不同，塑料焊接方法可分为通过外加热源软化、通过机械运动方式软化、和通过电磁作用软化几种。

外加热源

采用外加热源方式软化的焊接技术：热板焊接、热风焊接、热棒和脉冲焊接。

机械运动

采用机械运动方式软化的的焊接技术：摩擦焊接、超声波焊接。

电磁作用

采用电磁作用软化的焊接技术：高频焊接、红外线焊接、激光焊接。

影响因素

在进行焊接时，压力、时间、吸热量(熔融量)是确保焊接质量的三要素。

压力

对焊接表面施加适当的压力，焊接材料将由弹性向塑性过渡，还可以促进了分子相互扩散并挤去焊缝中的残余空气，从而增加焊接面密封性能。

时间

要有适当的热熔时间和足够的冷却时间。当热功率一定时，时间不够会出现虚焊，时间过长会造成焊件变形，熔渣溢出，有时还会在非焊接部位出现热斑(变色)。必须保证焊接面吸收足够的热量达到充分熔融的状态，才能保证分子间充分扩散熔合，同时必须保证足够的冷却时间使焊缝达到足够的强度。

熔融量

热熔时间和热功率协调调整才会得到最恰当的熔融量，保证足够的分子间融合，消除虚焊的现象。除了焊接设备和操作人员技能水平外，来之于塑料内部或外部的各种因素，对焊接质量有一定的影响，应当引起重视。

相信很多人在听到塑料焊接的时候会觉得不可思议，因为我们都知道金属焊接是因为金属的熔点很高，在焊接的时候不会破坏金属，但是塑料相对来说熔点并不高，焊接技术是如何进行的呢。当然，塑料焊接不同于金属焊接，虽然它们都是利用溶解结合的原理，但是所使用的焊接机械是不一样的，塑料焊接所使用的机械叫做音波焊机，安全可靠。

一

激光模切技术

激光模切技术是根据在软件中设计好的工件图样，将激光束聚焦后直接对材料表面完成模切或压痕效果的一种切割方法。激光模切技术具有切割精度高、模切产品粗糙度低、模切加工时间短、生产效率高等特点。由于无须更换模切刀版，也可实现不同版式工件之间的快速转换，这样节省了传统模切刀版调整时间，尤其适用于轻薄、异形工件的加工。

典型的激光模切系统应该包括有激光器、扫描系统、控制系统、冷却系统、惰性气体保护室、废料清除系统以及反馈系统。激光在模切加工中扮演“模切刀”的角色，其对最终的加工效果的影响是模切机各组成部分中最大的，目前市场上用于激光加工的激光器主要有YAG激光器、CO2激光器和半导体激光器等。最常使用的是出波长能被非金属很好吸收且能够产生连续激光或非连续激光脉冲的CO2激光器。

二

激光雕刻技术

激光雕刻机的主要组成为：激光器（提供激光光束，包括聚光腔、反射镜）、聚焦系统（使高功率密度的激光能量聚集在小面积上，达到最佳的雕刻效率）、导光系统（改变激光照射方向）、工作台（用于承载或移动被雕刻工件）、控制面板（调整和控制电源及激光器）、水冷系统（调控激光器内的温度）。由于主要是对非金属材料加工，所以激光雕刻与模切一样常选用CO2激光器。为实现高速点阵雕刻和适量雕刻，激光雕刻大多采用振镜式导光系统。三

激光焊接技术

激光焊接技术主要用于对金属及塑料制品进行焊接加工。以前金属焊接大多采用电阻焊接工艺，但电阻焊存在耗电量大、热影响区大、接口不美观、可焊材料厚度受限等问题，所以激光焊接技术的应用越来越广泛。激光焊接金属的作用机理是用激光辐射金属表面，通过激光与金属的耦合作用使待焊接部位在极短时间内瞬间熔化甚至气化，再冷却凝固结晶而形成焊缝。激光焊接可分为热传导焊接和深熔焊两种，前者会发生激光的功率密度较小，辐射能只作用于金属表面，材料下层则靠热传导受热熔化；深熔焊会产生小孔效应，即输入激光能量很大，远大于传导及散热的速率时，照射区域会在极短时间发生气化形成小孔，孔内压力形成动态的平衡，光束可以直接照射到孔底。小孔吸收射入的所有能量使孔壁金属熔化，由此可形成尤其窄而深的焊缝，且改变焊接参数可以使焊缝熔深在较大范围内变化，所以实际更多采用深熔焊接方式。

接下来讨论用于焊接金属的激光器的选择。金属焊接大多采用YAG激光器，因为YAG激光比 CO22激光更易于被金属吸收，且受等离子体影响较小，焊接操作灵活。但YAG激光器运作时易产生大量热损耗，使激光腔温度升高产生激光热透镜效应，从而降低激光功率和能量转化效率。YLR光纤激光器是以光纤为基材，掺杂不同的稀土离子的光纤传输传输，具有体积小、成本低、激光功率高等优点，焊接熔深和速度更高，较YAG激光器更胜一筹。

激光焊接金属过程几乎不会产生碎屑废渣，且无需添加粘合剂，具有速度快、精度高、热影响区小、深宽比大、焊缝美观等优点，易实现自动化，可产生良好的社会和经济效益，已成为金属包装气密性封装等的主要方式。

对于塑料材料工件而言，传统的塑料焊接主要采用超声波焊接、摩擦焊接、振动焊接、热板焊接等技术，而实际时加工既要考虑其密封性能, 又要防止加工过程中会受到污染, 塑料激光焊接的高精度和无接触性正好可以满足这样的要求。