塑料激光焊接是一種利用激光能量使塑料接合面熔融并連接的先進(jìn)工藝，具有焊接精度高、熱影響區(qū)小、無接觸污染等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于汽車、電子、醫(yī)療等領(lǐng)域。

Part 01

塑料激光焊接的核心方法

1、輪廓焊接（Contour Welding）

原理：激光沿焊接層輪廓線移動，使塑料逐段熔化粘結(jié)。

操作方式：固定工件，激光頭搭載運(yùn)動平臺沿輪廓掃描；

固定激光束，工件沿預(yù)定軌跡移動。

特點(diǎn)：激光聚焦成微小光斑，可調(diào)整焦距控制焊縫寬度；

適用于任意平面軌跡焊接，工藝柔性高，易集成自動化生產(chǎn)。

應(yīng)用：復(fù)雜焊線部件（如油氣分離器）、規(guī)則外形零件。

2、同步焊接（Simultaneous Welding）

原理：多激光口發(fā)射器通過光學(xué)器件整形激光束，沿輪廓線同時(shí)熔化材料。

特點(diǎn)：整個輪廓線同步熔化，焊接效率高；

內(nèi)應(yīng)力小，焊縫一致性高。

應(yīng)用：汽車車燈、醫(yī)療器件等對密封性和一致性要求高的場景。

3、掃描焊接（準(zhǔn)同步焊接）（Scanning Welding）

原理：結(jié)合輪廓與同步焊接，利用反射鏡使激光束高速掃描待焊區(qū)域。

特點(diǎn)：激光束速度可達(dá)10米/秒，熱輸入均勻，內(nèi)應(yīng)力極��；

靈活性高，支持復(fù)雜平面二維焊接。

應(yīng)用：汽車配件行業(yè)（如塌陷控制焊接）、大規(guī)模批量生產(chǎn)。

4、掩膜焊接（Mask Welding）

原理：通過模板遮擋無效區(qū)域激光束，僅暴露精確焊接部位。

特點(diǎn)：精度極高，可實(shí)現(xiàn)低至10μm的焊接；

模板制作簡單、成本低，設(shè)備通用性強(qiáng)。

應(yīng)用：微流控部件、高精度醫(yī)療器件（如造口術(shù)袋子）。

5、 遠(yuǎn)程焊接（Remote Welding）

原理：采用高功率激光（如光纖激光）配合長焦鏡頭，在距離工件 1-5 米處實(shí)現(xiàn)焊接，通過振鏡或機(jī)器人控制激光束的遠(yuǎn)程定位。

特點(diǎn)：無機(jī)械接觸，避免工件變形；

可快速切換焊接位置（適合多工位流水線），效率極高。

應(yīng)用：汽車車身塑料飾件、大型塑料箱體焊接。

Part 02

塑料焊接的工藝類型

1、按激光能量傳遞方式

按激光能量作用機(jī)制分類

熱傳導(dǎo)焊接

原理：激光能量通過塑料表面吸收后，以熱傳導(dǎo)方式向內(nèi)部傳遞，使接合面溫度升至熔融點(diǎn)（但未達(dá)到汽化溫度），熔融塑料在壓力下融合，冷卻后形成焊縫。

特點(diǎn)：熱影響區(qū)較小，焊縫表面光滑，適合薄型塑料（厚度＜1mm）或?qū)Ρ砻尜|(zhì)量要求高的場景（如醫(yī)療器械外殼）。

限制：能量傳遞效率低，焊接速度較慢，不適合厚壁塑料（＞3mm）。

深熔焊接（熔融穿透焊接）

原理：當(dāng)激光功率密度足夠高（通常＞10⁴ W/cm²）時(shí)，塑料表面吸收能量后快速熔融甚至局部汽化，形成 “匙孔”（類似金屬深熔焊），激光能量通過匙孔向深層傳遞，使整個接合面（包括厚壁區(qū)域）熔融，最終形成高強(qiáng)度焊縫。

特點(diǎn)：可焊接厚壁塑料（厚度 3-10mm），焊接速度快，焊縫強(qiáng)度高；但熱影響區(qū)略大于熱傳導(dǎo)焊接，需控制激光參數(shù)避免過度汽化。

應(yīng)用：汽車發(fā)動機(jī)塑料部件、大型塑料管道連接等。

2、按材料對激光的吸收特性分類

按材料對激光的吸收特性分類

塑料本身對激光的吸收率較低（尤其是透明塑料），因此需通過 “吸收 - 透射” 組合實(shí)現(xiàn)焊接，按材料組合可分為：

異種吸收特性材料焊接

原理：接合面兩側(cè)塑料分別為 “吸收體” 和 “透射體”—— 一側(cè)添加激光吸收劑（如炭黑、色母粒），可高效吸收激光能量；另一側(cè)為透明塑料（如 PMMA、PC），允許激光穿透并到達(dá)吸收側(cè)，最終吸收側(cè)的熱量傳導(dǎo)至接合面，使兩側(cè)熔融。

特點(diǎn)：最常用的工藝類型，適合透明與非透明塑料的連接（如手機(jī)透明外殼與黑色支架）。

同種吸收特性材料焊接

原理：兩側(cè)塑料均為吸收體（如黑色 ABS），此時(shí)需控制激光僅作用于接合面（通過聚焦或掩模），避免表面過度熔融�；虿捎玫臀�收率激光（如 1064nm 光纖激光），使能量主要被內(nèi)部接合面吸收。

特點(diǎn)：適合非透明塑料的高強(qiáng)度連接，需精準(zhǔn)控制激光聚焦深度。

3、按激光源類型分類

激光源的波長直接影響塑料的吸收效率（不同塑料對特定波長的吸收率差異顯著），因此激光源類型是工藝設(shè)計(jì)的核心參數(shù)：