透射激光焊接與塑料的應用指南

激光是一個非常有效的工具，用于連接薄板，薄膜，熱塑性塑料和織物。其最大特點是迅速將可精確調控的能量準確的傳遞到所需加熱的點位。激光輸出覆蓋一系列波長。不同波長的激光與塑料的相互作用各不相同。激光焊接工藝還受到塑料類型、顏色、厚度和添加劑的影響而變化。

因為激光的波長決定了其在塑料中能量傳遞和吸收的形式，所以不同類型激光的應用場景非常依賴其光的波長。

最常用的激光焊接方法是“透射焊接”。激光束通過上層透射材料傳輸，然后被下層材料表面吸收，在界面處產生熱量并熔化。上下層材料對激光能量的吸收差異，是通過對下層材料增加添加劑(例如碳黑)或者表面涂層實現。其使用的激光器波長在0.75-1.5um范圍內，可分為半導體、光纖、YAG三種類型。通常，相比較紫外線(UV)和中紅外(Mid-IR)，波長0.75-1.5um紅外激光在塑料中吸收并不容易。其吸收能力取決于塑料中添加劑以及材料類型(半結晶還是無定形)。如果塑料沒有填充劑或者顏料，激光可以穿透幾毫米的半結晶塑料，幾乎完全穿透無定形塑料。通過增加添加劑，例如填料和顏料，來提高吸收能力。

天然未著色塑料容易吸收波長從1.6um到5um以上的紅外，尤其對5um以上的紅外有很強的吸收能力。在波長在2um的情況下，其激光器是光纖激光器或者YAG類型，光束能量會沉積在所有塑料(包括半結晶和無定形)頂端幾毫米處。利用這個特點，可以焊接厚度不超過幾毫米的塑料板材，而無需添加劑。該過程稱為“直接激光焊接”，與“透射激光焊接”原理不同。直接激光焊接尚未廣泛用于塑料焊接，其典型應用是透明對透明的塑料焊接，具有廣泛應用的潛力。

透射激光焊接的應用領域包括：

醫療器械

包裝

汽車零部件

消費品

電子包裝

紡織品

奧萊光電激光塑料焊接系統主要優勢：

1)利用高能量密度的激光熱源，實現塑料接合面溫度的最佳化，以保證塑料激光焊接過程的高速度和高精度化。

2)通過激光束形狀和尺寸的變化，可以將熱影響區和接合區域控制到很小的程度。焊接區域的外表面看不到焊接形成的痕跡，也看不到由焊接所形成的損傷。

3)焊接前將零部件組裝好，焊接過程非常容易。

4)對零部件的形狀和尺寸沒有限制，使零部件的設計自由度有一個飛躍性的提高。

5)焊接過程中沒有震動，對于電子元件、醫療器械等震動敏感的零部件來說是非常有利的。

6)非接觸加工(連接的零部件和熱源沒有物理性的接觸)，容易維持醫療及食品器械等的衛生安全。

7)激光光束傳送自由度高，容易實現自動化。

8)不會產生有毒的煙霧等，焊接現場安全可靠。