華中科技大學(xué)，武漢

1引言

在塑料制品的加工制造過程中，焊接加工是除注塑成型外的另一大重要加工方式。現(xiàn)目前，超聲波焊接廣泛地應(yīng)用于塑料制品的焊接，但是超聲波焊接有噪聲污染嚴重，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性不高，加工柔性較差等缺點。為了滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需要，急需采用連接質(zhì)量高、生產(chǎn)過程環(huán)保、加工柔性好的塑料焊接方法，而塑料激光透射焊接（Laser Transmission Welding，LTW）就是一種能夠克服傳統(tǒng)塑料焊接存在的缺點的一種新興方法。

2塑料激光焊接原理

塑料激光透射焊接原理示意圖，如圖1所示。一般地，只有熱塑性塑料才能實現(xiàn)激光透射焊接。大部分塑料對近紅外光（800nm∼1064nm）的透過率較高，所以為了實現(xiàn)透射焊接，一般選取YAG激光和半導(dǎo)體激光作為焊接光源，而半導(dǎo)體激光的使用更多。透射焊接時一般采用搭接接頭，上層試板為能透過大部分激光能量的透光材料，下層試板為吸光材料，激光透過上層透光材料，能量被界面處的吸光材料吸收，使得界面處塑料熔化，當(dāng)熱源離開后，熔化的塑料在夾緊力的作用下形成焊縫。

圖1 塑料激光透射焊接原理

3塑料激光焊接的特點

激光透射焊接是新興的塑料焊接方法，相對其他焊接方法，其有許多不可比擬的優(yōu)勢。

相對于廣泛使用的超聲波焊接，激光透射焊接的主要優(yōu)點表現(xiàn)在以下方面：a）激光透射焊接易于實現(xiàn)異種材料的焊接，提高了產(chǎn)品設(shè)計的可行性；b）激光透射焊接可以將光斑聚焦到很小的程度，可實現(xiàn)微連接；c）激光透射焊接時非接觸式焊接，焊接應(yīng)力小，焊后不需要進行消除應(yīng)力處理；d）超聲波焊接為了保證焊接質(zhì)量，一般只能進行形狀簡單結(jié)構(gòu)的焊接，而激光透射焊接的加工柔性更好，可實現(xiàn)復(fù)雜曲面的三維焊接；e）超聲波焊接依靠試樣之間的高頻振動實現(xiàn)焊接，焊接噪音極大，焊接殘余應(yīng)力較大，而激光焊接為非接觸式加工，焊接環(huán)境優(yōu)良，焊接殘余應(yīng)力較小，無需進行后續(xù)消除應(yīng)力熱處理；f）激光透射焊接加工易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，易于實現(xiàn)焊接在線監(jiān)測；g）一般情況下，使用超聲波焊接的產(chǎn)品需要在焊接位置處留置一定量的凸起，導(dǎo)致注塑模具加工復(fù)雜程度增大，而激光焊接只需焊接位置處貼合即可；h）一般地，激光透射焊接強度優(yōu)于超聲波焊接，而且激光透射焊接焊縫比超聲波焊縫更美觀。

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