說起焊接，大家第一時(shí)間聯(lián)想到的可能是金屬零件的連接。那么日常生活中看到的各種塑料產(chǎn)品是怎么焊接的呢？接下來小編將從塑料焊接工藝方法、塑料激光焊接工藝、塑料激光焊接行業(yè)應(yīng)用及發(fā)展趨勢等方面分為上下兩篇來科普下塑料焊接。
一、所有的塑料材料都可以焊接嗎？

▲熱固性塑料　　　▲熱塑性塑料
是不是任意一種塑料材料都可以焊接呢？塑料根據(jù)其物理化學(xué)性能分類，分為熱固性塑料和熱塑性塑料。
其中熱固性塑料為化學(xué)分子結(jié)構(gòu)，一般是一次成型。如上左圖中開關(guān)面板和幼兒用的碗都是熱固性塑料加工而成的，它們具有耐高溫的特性，質(zhì)地堅(jiān)硬、難以熔化，加熱后也不再軟化，過度加熱直接分解。
另一種熱塑性塑料特點(diǎn)明顯不同，如上右圖是熱塑性的塑料零件，它們?cè)谑軣釙r(shí)發(fā)生軟化或熔化，可流動(dòng)成型，且可以反復(fù)多次加熱。由此可知，并不是所有塑料材料都能實(shí)現(xiàn)焊接。
二、塑料焊接工藝有哪些類別？

▲塑料焊接工藝類別
目前常用的塑料焊接工藝方法主要有四類：
（1）熱板焊接——通過熱板加熱后進(jìn)行的焊接，如示意圖將產(chǎn)品熔化后再取出熱板，產(chǎn)品加壓實(shí)現(xiàn)焊接；
（2）超聲波焊接——利用高頻振動(dòng)波傳遞到需要焊接的物體表面，在加壓的情況下，摩擦生熱進(jìn)行產(chǎn)品的焊接；
（3）振動(dòng)摩擦焊接——兩個(gè)塑料部件在一定的壓力、振幅和頻率下，相互接觸摩擦。因摩擦產(chǎn)生熱量，使得材料在焊縫界面處熔化。在壓力下，熔融塑料從焊縫區(qū)域流出形成溢料。在振動(dòng)停止后，熔融塑料層固化，并產(chǎn)生一個(gè)堅(jiān)固的接頭；
（4）激光焊接——激光焊接技術(shù)是借助激光束產(chǎn)生的熱量使塑料接觸面熔化，進(jìn)而將熱塑性片材、薄膜或模塑零部件粘結(jié)在一起的技術(shù)。
這四種焊接方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下圖，其中塑料激光焊接的優(yōu)點(diǎn)尤為明顯，它可以加工復(fù)雜零件，且具有焊接周期短、可在線監(jiān)控、設(shè)備維護(hù)成本低的特點(diǎn)。

▲焊接方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比
塑料激光激光焊接具有這么多優(yōu)勢，它的原理是怎樣的呢？
三、塑料激光焊接的原理
激光塑料焊接方法要求上下層待焊材料對(duì)一定波長的激光分別表現(xiàn)為較好的透過性和較好的吸收性?；诖耍芰霞す夂附右卜Q為激光透射焊接，激光焊接原理如圖所示。

激光焊接原理
焊接時(shí)，激光透過上層材料并在上層材料與下層材料的結(jié)合面處被下層材料吸收并產(chǎn)生熱量，熱量在上下層材料之間傳遞，使結(jié)合面融化，熔融狀態(tài)下的塑料大分子在焊接夾具的壓力和熱膨脹的作用下相互擴(kuò)散和纏結(jié)，產(chǎn)生范德華力實(shí)現(xiàn)焊合。

不同材料對(duì)波長的透過率        常用塑料的可焊性
左圖是幾種透明塑料材料對(duì)波長的透過率，可以看出在塑料材料對(duì)1200nm以下波長的透過率都很高，對(duì)于1200nm以上波長吸收率有所增加。一般說來，當(dāng)上層材料激光透過率高于50％，下層材料激光透過率低于20％時(shí)，會(huì)獲得較好的激光焊接效果。右邊這個(gè)圖表為常用塑料材料的可焊性。
由于塑料焊接過程需要施加壓力，那么塑料零件焊接對(duì)其結(jié)構(gòu)就有相應(yīng)的要求。如下圖所示，塑料零件焊接一般為上下搭接結(jié)構(gòu)，對(duì)于管類零件，可實(shí)現(xiàn)過盈配合的管類焊接。

▲塑料零件焊接結(jié)構(gòu)
四、塑料焊接方法的類型
塑料焊接方法一般分為四類：
1、輪廓焊接：激光沿著塑料焊接層的輪廓線移動(dòng)并使其熔化，將塑料逐漸粘結(jié)在一起。主要用于焊接規(guī)則外形且有焊接速度要求的零件；
2、同步焊接：使用帶有多個(gè)激光口的激光發(fā)射器，通過光學(xué)器件調(diào)整激光束的方向和形狀；激光束通過程序引導(dǎo)，沿著焊接層的輪廓線焊接，使整個(gè)輪廓線同時(shí)熔化并粘結(jié)在一起。主要用于焊接接觸面積較大，且焊接一致性要求較高的零件；
3、掃描焊接：又稱準(zhǔn)同步焊接，它綜合了上述兩種焊接技術(shù)。利用光學(xué)器件產(chǎn)生高速激光束，沿著待焊接的部位移動(dòng)，使得整個(gè)焊接處逐漸發(fā)熱并熔合在一起。此方法對(duì)激光發(fā)射設(shè)備要求較高；
4、掩膜焊接：通過預(yù)先制作的模板遮擋無效區(qū)域的激光束，只暴露出精確的焊接部位，僅對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行熔化，實(shí)現(xiàn)焊接過程。這種焊接技術(shù)精度高，是目前應(yīng)用較廣的激光焊接技術(shù)，設(shè)備通用性強(qiáng)，模板制作簡單、成本低，可以實(shí)現(xiàn)低至10μm的高精度焊接。

▲工藝方法分類
隨著國內(nèi)激光技術(shù)所需設(shè)備費(fèi)用的不斷下降以及各大領(lǐng)域?qū)λ芰霞附庸に囈蟮闹鸩教岣?，激光塑料焊接技術(shù)越來越受歡迎。那么一臺(tái)塑料激光焊接裝置和工裝夾具應(yīng)該如何配置呢？焊接的工藝流程包括哪些？焊接過程中會(huì)出現(xiàn)哪些缺陷，又該如何避免呢？我們下篇繼續(xù)揭曉！