透明塑料材料的激光焊接

激光焊接塑料原理
激光焊接是一种利用高能激光束来将塑料部件融合在一起的焊接过程。

它在工业制造和其他领域中得到广泛应用，特别是在需要高强度、高精度和无需添加任何填充物的情况下。

激光焊接塑料的原理涉及以下关键步骤：
1.吸收激光能量：塑料通常是透明或半透明的材料，因此必须使用适合它们的特定激光波长。

通常采用二氧化碳(CO2)激光或固体激光器（如Nd:YAG）来提供高能量、高功率的激光束。

2.吸收热能：当激光束照射到塑料表面时，塑料会吸收激光光能并转化为热能。

这会导致塑料表面温度升高，达到融化点以上。

3.熔融：当塑料表面温度升高到融化点时，它会形成一小池熔融塑料。

这个熔融池是焊接的关键部分。

4.扩散混合：激光束的功率足够高，可以使两个塑料部件的表面熔融，并迅速将它们相互接触。

这使得两个部件的熔融塑料相互混合并扩散在一起。

5.结合：在激光束停止照射后，熔融塑料开始冷却和固化。

此过程中，塑料分子链重新结合，形成一个坚固的焊接接头。

激光焊接塑料的优势包括焊接速度快、热影响区小、焊接接头强度高、无需额外填充材料以及适用于复杂形状的部件。

不过，也要注意激光焊接的一些局限性，比如塑料的选择受到限制，不同类型的塑料可能需要不同的激光参数，并且透明或辐射性很强的塑料难以焊接。

因此，在实际应用中，需要根据具体要求选择合适的激光器和参数来进行塑料的焊接。

激光焊接分类及应用领域激光焊接是一种常见的焊接技术，适用于多种材料的焊接，如金属、塑料、玻璃等。

根据激光器的类型和应用需求，激光焊接可以分为几个不同的分类。

以下是对激光焊接分类及其应用领域的详细解释。

1. 激光传统焊接：激光传统焊接是最常见的激光焊接技术，主要应用于金属材料的焊接。

它使用高能量密度的激光束将金属材料加热到熔化点，然后通过材料的表面张力和焊接材料的强度来进行连接。

这种焊接技术通常用于汽车、航空航天、电子设备制造等行业。

2. 激光深熔焊接：激光深熔焊接是一种高能量激光焊接技术，常用于金属材料的厚板焊接。

它通过将激光束聚焦到很小的点上，产生高能量密度，使材料瞬间融化并深入焊缝，在快速冷却的情况下形成均匀的焊缝。

这种焊接技术主要应用于航空航天、船舶制造、石油化工等需要高强度焊缝的领域。

3. 激光合金焊接：激光合金焊接是一种特殊的焊接技术，使用激光束将两个或多个不同材料的金属零件熔化在一起，形成均匀的合金焊缝。

这种焊接技术通常应用于金属零件的制造和修复，如汽车制造、管道连接、电子设备组装等。

4. 激光透明材料焊接：激光透明材料焊接是一种专门用于玻璃、陶瓷等透明材料的焊接技术。

由于透明材料对激光束的吸收较小，传统的焊接方法很难实现对透明材料的焊接。

而激光焊接技术利用了激光束的高能量密度和聚焦能力，能够有效地加热透明材料表面，形成均匀的焊接缝。

这种焊接技术适用于光学元件、光纤通信设备、医疗器械等领域。

5. 激光微细焊接：激光微细焊接是一种高精度、高质量的焊接技术，可以实现微小尺寸零件的连接。

它通常用于电子设备制造、精密仪器仪表、医疗器械等领域，例如焊接电子芯片、微型传感器、细线连接等。

总结起来，激光焊接是一种广泛应用于各行各业的焊接技术，可以根据不同的材料和应用需求进行分类。

通过激光传统焊接、激光深熔焊接、激光合金焊接、激光透明材料焊接和激光微细焊接等不同的焊接方式，可以实现对金属、塑料、玻璃等材料的高效、高质量焊接。

透明塑料的激光焊接在许多工业应用中，热塑性元件的激光焊接已经成为一项标准的加工方式。

当使用二极管激光器、Nd:YAG激光器或光纤激光器时，标准的操作是在重合处进行投射式激光焊接。

聚焦激光辐射穿透上层透明的塑料，被下层材料吸收，吸收的辐射能在表面转化成热能，由于热能的传导，就在上层形成接点。

原色或者有色的塑料在近红外波段的吸收较低。

炭黑是一种树脂添加剂，它可以在很广的波段（从可见到红外）有效提高塑料对激光的吸收率。

然而，如果使用了炭黑，塑料就只能做成深色，无法做成透明的塑料元件。

由英国剑桥焊接研究所（TWI）开发的Clearweld工艺使得透明或者有色塑料能够有效地吸收近红外光。

它采用了特殊的近红外吸收材料作为元件表面的涂层，或者作为添加剂掺入下层的树脂中。

这些材料在可见光范围内的吸收较小，在近红外区（800~1100 nm）的吸收较大。

目前，在最大的吸收波长附近，具有各种不同的窄吸收带宽的吸收材料，它们可以被用来调整塑料的光学特性，以便适应各种常见的近红外激光器。

除了取决于所使用的激光波长，最佳的吸收材料还取决于具体应用上的要求，比如加工参数、材料特性和目标元件所需的颜色。

Clearweld涂层工艺带有吸收范围在940~1100 nm吸收剂的涂层为低粘性、基于溶剂的液体物质，被应用于各种配料系统中。

典型的溶剂是乙醇和丙酮。

涂层的用量以纳升/平方毫米（nL/mm2）为单位。

溶剂可作为载体，挥发得很快，从而在塑料表面形成一层吸收材料薄膜。

通常，干燥时间在1至7秒。

也可以使用辅助干燥的方法，例如使用红外线灯对零件的预加热或者后加热，令溶剂的挥发更为迅速。

涂层过程可以与焊接过程分开进行。

当涂层应用到材料表面时，一个均匀的吸收剂薄层就沉积在材料的表面。

在激光辐射以前，干燥后的涂层在可见波段有些许颜色。

进行焊接时，激光辐射被涂层吸收，同时被转化成热能。

由于热传导，临近于涂层的表面材料被加热而熔化，固化后就形成了焊点。

激光焊接应用在塑料材料在医疗器械领域广泛应用的今天，新型的塑料生产及加工工艺层出不穷，激光焊接作为其中的一种，受到行业的广泛关注。

本文介绍塑料激光焊接的原理、工艺及在医疗器械行业的应用。

塑料焊接原理在热塑性塑料的焊接过程中，两个待焊塑料零件用夹紧夹具夹在一起，其中的一个塑料件能使激光穿透，而另一个塑料件能吸收激光的能量。

激光束通过上层的透光材料到达焊接平面，然后被下层材料吸收。

激光能量被吸收使得下层材料温度升高，熔化上层和下层的塑料，最后凝固成牢固的焊缝。

焊接原理图塑料激光焊接的优点在于，它是一种非接触式的焊接方法，激光的能量只是作用于非常小的焊接区域，极大地减小了工件的热应力及振动对工件的破坏。

塑料激光焊接的方法主要有：轮廓焊接、同步焊接、准同步焊接、放射状焊接及Globol焊接等。

轮廓焊接顾名思义，轮廓焊接就是使激光沿着工件的焊接线移动，将需要焊接的塑料层熔化并粘结在一起；有些时候，也可以固定激光的位置，移动或旋转工件来达到焊接目的。

同步焊接同步焊接首先根据焊接区域形状定制相应的激光头，要求焊接区域形状一般都是对称的，比如圆形。

同步焊接的激光束来源于多个二极管激光束，它们同时作用于焊接区域的轮廓线上熔化焊接区域达到焊接效果。

同步焊接的缺陷在于它的镜头必须要根据工件的焊接区域形状进行定制。

掩模焊接掩模焊接需要制作一个可以反射或者吸收激光的模板。

模板用来定位焊接区域，激光透过模板熔化焊接区域达到焊接效果。

掩模焊接的优点在于它的灵活性，模板可以根据焊接区域的形状进行更改，同时，这种焊接方法也适用于高精密焊接，其精密度可以达到微米级。

Globo焊接瑞士莱丹（Leister）公司专利的焊接工艺。

Globo焊接是沿着产品的轮廓线进行焊接的。

激光束经由气垫式，可无摩擦任意滚动的玻璃球点状式的聚焦于焊接界面，该玻璃球不仅仅进行聚焦而且也充当机械夹紧夹具。

当该球在表面上滚动时，为接合面提供了持续压力。

这就确保了在激光加热材料的同时有压力夹紧。

红外透明塑料防红曝光学镜片用透红外黑B678屏蔽可见光
可见光不透过、透红外线塑料PC板/ABS/PMMA亚克力板、PET膜用红外光学黑色粉颜料，高红外透过率达90%左右，高耐候性、黑度高，在半导体光电红外通讯传输、安防红外摄像、塑料激光红外焊接、隔热红外热反射调节等材料用。

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高红外透过率黑色粉着色的透红外亚克力PMMA板ABS板黑色透红外PC 片，产品规格：1.0～3.0mm及其他规格，工厂可以进行二次切割。

在此SH元肃技术工程师以防红爆型PMMA片板光学特性为例: 280nm~750nm可见光波段吸收大、透过率低，780nm~1200nm 红外波段穿透性好，透过率90%上下。

IR光学红外高透过率黑色亚克力PMMA板材、透红外ABS片、透红外PC板是光学塑料中的一个分类，应用领域多如下：红外线摄像头，红外线感应器，红外线扫描仪，红外线遥控接收器，红外触控保护膜、光学器件、红外热成像、光电IR光学通信器材配件、智能家居、3D眼镜，传感器、激光测速、激光发射与传输、机器人、相机镜片等。

一般用来替代黑色玻璃。

以上为红外线透明塑料方面用的透红外黑，另有油墨、胶粘剂及涂层用的其他型号高透红外黑色粉，希望和大家共同交流、以解决您材料中遇到的应用需求，谢谢！。

激光焊接吸收剂
激光焊接吸收剂是在激光焊接过程中，为了满足特定焊接要求，在焊接材料表面或焊接材料制作过程中加入的一种介质。

其主要作用是吸收激光热能，提高焊接效果和质量。

激光焊接吸收剂主要有以下几种类型：
1. 激光吸收涂料：这种吸收涂料是一种以溶剂为载体的材料，能在激光焊接过程中迅速挥发，使吸收剂黏附在塑料表面。

在激光焊接时，它能有效吸收激光热能，满足塑料激光焊接的工艺要求。

激光吸收涂料适用于各种透明和浅色不透明塑料的焊接，以及尺寸较小但焊接区域较大的零件焊接。

2. 激光吸收树脂：这种树脂在制作过程中加入了一种与聚合物相容性好、颜色要求相适应的添加剂。

添加剂保证了树脂仍具有透明的外观，但会稍微改变其颜色。

这种激光吸收树脂适用于颜色透明和浅色不透明的塑料焊接。

3. 炭黑：炭黑是一种经济实惠的激光吸收剂，但其使用受到外观颜色要求高的应用场景的限制。

在常规塑料激光焊接技术中，炭黑通常被添加到下层基材中，以转换激光能量为热量。

然而，在透明塑料焊接中，这种方法并不适用，因为炭黑会改变塑料的颜色。

4. 改变激光波长：在透明对透明的塑料激光焊接技术中，不是采用以上方法，而是通过改变激光波长来满足塑料激光焊接要求。

这种方法可以在不使用吸收剂的情况下实现透明塑料的焊接。

总之，激光焊接吸收剂根据不同塑料材料和焊接要求选择合适的类型，以提高焊接质量和效果。

在实际应用中，选择合适的激光焊接吸收剂是关键。

激光焊接创新点在传统车灯焊接方法中，主要以热板焊、振动摩擦焊接、超声波焊接为主。

由于热板焊启动温度时间长；超声波焊接、振动摩擦焊接均对电子元器件有损伤，焊接过程存在噪声，设备费用高昂，焊接件尺寸不得过长，焊接过程有飞屑，焊接过后存在机械残余应力需退火处理等缺陷。

激光焊接则是用激光作为能量来源的红外线进行焊接，是塑料熔化实现焊接，可以解决传统焊接的弊端。

激光透射塑料焊接的先决条件是两个塑料工件中至少有1个对激光束透明，而另一个塑料工件能够最大程度上吸收激光。

如图所示，激光透过1个塑料工件在两塑料工件接合面被另一个塑料工件吸收产生热量并传入第1个塑料工件，在热集中区域（焊缝区域），塑料就被融化，热熔融状态下的塑料大分子在焊接压力的作用下相互扩散，产生范德华力，从而紧密地连接在一起。

激光焊接原理激光焊接比传统焊接方式的优点：1.对工件的机械冲击力小，不损伤表面（非接触式焊接）2.清洁表面，完全无焊渣3.焊缝视觉质量高4.工装无磨损、分裂，工装费用低。

5.高灵活度，焊接精度高，容易设计6.热影响区最小，热变形和热降解极其受限制，减少残余应力的存在，无需退火处理1. 材料可焊性研究及创新点根据大量试验验证，满足激光焊接可焊性的材料并且满足高位刹车灯的使用性，面罩材料选用透明红色材质的PMMA ，壳体材料选用非透明红色材质的ABS 。

2.结构可焊性研究及创新点由于原有振动摩擦焊接的结构存在影响激光焊接的结构，在不影响产品外观和外形尺寸的前提下，我们针对焊线做出了“V ”字型的改动。

3. 参数设定的创新点实验共有四个影响因素，分别为激光器平均功率、离焦量、焊接面罩修改前 壳体修改前 面罩修改后壳体修改后速度、激光器的工作脉宽，每个因素有3个水平。

如果将所有可能的实验做完，那将做43=64次实验，这显然是既费事又费时，所以使用正交实验来设计实验。

合理地、科学地进行正交试验设计，不仅可以获得高质量、高可靠性的试验数据及试验产品，而且在试验数据分析中，更有利于掌握试验对象之间的内在联系、最佳参量及工艺。

透明塑料激光焊接方法我前几天又试了个新方法做透明塑料激光焊接，这次总算成功了，可把我折腾坏了。

说实话，透明塑料激光焊接这事，我一开始也是瞎摸索。

我试过直接用高功率的激光就怼上去，觉得功率大肯定能行，结果把塑料给烫变形了，就像你用力过度去捏一个软糖，一下子就扁了还不成型。

这就是我犯的第一个错，根本没考虑到透明塑料的熔点低这个特性。

然后我想啊，这得控制好温度。

那怎么控制呢？我就开始调整激光的功率。

这个过程就像是调火候炒菜一样，功率大了就像火大了，菜容易糊；功率小了呢，就像火太小，炒不熟。

刚开始我一点点降低功率，可问题又出现了，焊接不上，两个塑料片之间还是各自为政，就像两个不想拉手的小孩子。

我又琢磨，是不是还得调整激光的脉冲频率呢。

于是我就开始在这方面下功夫。

我试过很多种频率，有的频率下虽然塑料没有烫变形，但是焊接处特别脆弱，稍微一动就断开了，这就好比你用胶水粘东西，看着是粘住了，但是粘得很不牢固，轻轻一拉就开了。

后来经过反复试验，我终于找到一个相对合适的功率和频率组合。

这个组合就像是一把钥匙配一把锁一样，每个透明塑料可能因为成分、厚度等因素都有自己适合的那一套。

我发现对于我手头这种比较薄的透明塑料，中等偏低的功率，再加上一个稍微高一点的脉冲频率就比较好。

就好比你给小朋友喂饭，得找到他接受的速度和量。

还有一点很重要的就是对焊接区域的预处理。

我一开始忽略了这一点，后来发现如果把焊接面清理干净，弄光滑，就像你洗脸把脏东西都洗干净才能涂面霜一样，焊接效果会好很多。

我都是用很细的砂纸轻轻打磨，然后用酒精擦拭，把可能影响焊接的灰尘油脂都去掉。

不过我也还有不确定的地方，比方说在不同环境湿度下，这个焊接方法是不是要微调，这个我还得接着研究。

但就目前我的经验来说，这些就是透明塑料激光焊接比较重要的点了。

我觉得要是谁也想做这个，一定得耐心，多尝试不同的功率、频率和做好预处理，多做实验才能找到最适合自己材料的焊接参数。

塑料激光焊接百科名片激光焊接工作示意图激光焊接技术是借助激光束产生的热量使塑料接触面熔化，进而将热塑性片材、薄膜或模塑零部件粘结在一起的技术。

它最早出现在20世纪70年代，但是由于费用昂贵，无法和更早的塑料粘接技术相竞争，如振动焊接技术、热板焊接技术。

但是从20世纪90年代中期开始，由于激光焊接技术所需要的设备费用下降，该技术才渐渐受到人们的广泛欢迎。

目录编辑本段激光加工具有很多优点，其中有：焊接设备不需要和被粘结的塑料零部件相接触。

"速度快。

"设备自动化程度高，很方便的用于复杂塑料零部件加工。

"不会出现飞边。

"焊接牢固。

"可以得到高精度的焊接件。

"无振动技术。

"能产生气密性的或者真空密封结构。

"最小化热损坏和热变形。

"可以将不同组成或不同颜色的树脂粘结在一起。

"优势激光焊接应用于塑料部件熔接的优点包括：焊接精密、牢固和密封不透气和不漏水，焊接过程中树脂降解少、产生的碎屑少，制品的表面能够在焊缝周围严密地连接在一起。

激光焊接没有残渣的优点，使它更适用于国家食品药品监督管理局管制的医药制品及电子传感器等。

易于控制，可焊接尺寸小或外形结构复杂的工件。

由于激光便于计算机软件控制，而且光纤激光器输出可灵活地达到零件各个细微部位，采用激光焊接能够焊接其它焊接方法不易达到的区域，焊接具有复杂外形、甚至是三维几何形状的制品。

与其他熔接方法比较，激光焊接大幅减少制品的振动应力和热应力。

这意味着制品或者装置内部组件的老化速度更慢，可应用于易损坏的制品。

能够焊接许多种类不同的材料。

例如，能将透过近红外激光的聚碳酸脂，玻纤增强的黑色聚对苯二甲酸丁二脂连接在一起，而其它的焊接方法根本不可能将两种在结构、软化点和增强材料等方面如此不同的聚合物连接起来。

工艺最常用的激光焊接形式被称为激光透射焊接。

该技术的过程为：首先将两个待焊接塑料零部件夹在一起，然后将一束短波红外区的激光定向到待粘结的部位。