塑料激光焊接是一種利用高能量密度的激光束作為熱源的焊接方法。其基本原理是將兩個待焊接塑料零部件加壓力夾在一起，然后將一束短波紅外區(qū)的激光定向到待粘結(jié)的部位。激光束通過上層透光材料，被下層材料吸收，激光能量被吸收后轉(zhuǎn)換為熱能，使得兩層材料熔化并結(jié)合。同時，由于材料本身的熱膨脹擴(kuò)張產(chǎn)生內(nèi)部壓力，與外部壓力共同作用確保兩部分堅固焊接。下面由萬眾激光為您揭秘塑料激光焊接對塑料材料的具體要求

在熱作用區(qū)內(nèi)的材料，要求對激光光波的吸收性好。一般向熱作用區(qū)塑料中添加吸收劑可以達(dá)到目的。常見的理想吸收劑是炭黑，炭黑能夠?qū)⒓t外波長的激光能量基本全部吸收，大大提高塑料的熱吸收效果，使熱作用區(qū)的材料熔化更快、效果更好。不過，用炭黑作吸收劑會使激光焊接焊縫顏色變深，與母材顏色不同。一些其他顏色的染料也能夠起到吸收光波的效果，如英國焊接學(xué)會研制出的一種對可見光透明的染料，用這種染料作吸收劑，可以得到透明的塑料焊縫。

非熱作用區(qū)部分的材料，則要求對光波的透過性好，尤其在對兩件薄塑料件進(jìn)行疊焊時更是如此。例如，在激光透射焊接中，上層塑料焊接件為透光材料，需要對激光具有較高透過率，而下層焊接件為吸光材料，需要對激光有較高吸收率。當(dāng)上層透光材料對激光的透過率高于 50%，下層吸光材料透過率低于 20% 時，激光塑料焊接會獲得較好的結(jié)果。

對于不同類型的塑料材料，厚度對激光穿透有不同的影響。如果使用半晶材料作為激光穿透層，一般來講焊接區(qū)域的穿透層塑料的設(shè)計厚度不要超過 2mm。這是因為半晶材料中的結(jié)晶顆粒會對激光穿透產(chǎn)生折射與反射，影響激光的穿透率。而且玻纖的加入對于激光穿透有一定的影響，加入的玻纖百分比越多，激光穿透層的塑料設(shè)計厚度要盡量小。而如果是使用無定形材料，其厚度沒有特定的要求。

塑料的顏色對焊接有很大影響。對于下層材料，如果塑料的顏色對所用波長的激光吸收性能不好，可以加入吸光劑。對于上層材料顏色的加入會對激光穿透產(chǎn)生影響。一般的有顏色的塑料中，由于應(yīng)用要求不透明性，塑料中加入的色粉都是無機(jī)色粉，這些顆粒會影響激光的穿透率，從而影響焊接性能。彩色塑料的激光焊接要求上層塑料特殊配色，因此，在實際應(yīng)用中，需要盡量避免使用彩色的塑料進(jìn)行激光焊接。實現(xiàn)透明 / 黑色塑料的激光焊接比較容易，其次是黑色 / 黑色塑料，但是對于透明 / 透明塑料和白色 / 白色塑料的激光焊接會比較難。對于透明和透明塑料的焊接，可以選擇合適的激光波長或添加吸光劑等方式來融化焊縫塑料達(dá)到焊接的目的。

激光焊接同樣受到兩種聚合物相容性及熔融溫度差異的影響，兩者相容性越好或熔融溫度越接近，越容易進(jìn)行激光焊接工藝，并獲得更高質(zhì)量的焊接強(qiáng)度。如圖所示，PC/ABS 與 PMMA 或 PC、PC 與 PBT、ABS 與 PBT 都可以很好地進(jìn)行焊接。當(dāng)吸收層聚合物將激光能量轉(zhuǎn)化為熱能發(fā)生熔融時，體積會發(fā)生膨脹，因此有必要在上下兩層間通過夾具施加一定的夾持力以避免焊接界面因膨脹變形。不僅如此，夾持力同時確保熱能在兩層間更好地進(jìn)行傳導(dǎo)，保證兩種聚合物能夠同時熔融從而獲得更高的焊接強(qiáng)度。另外，在激光焊接工藝的選擇上，激光器功率過高或焊接時間過長容易造成材料熔融過度導(dǎo)致降解，為達(dá)到理想的焊接質(zhì)量應(yīng)該選擇合適的激光功率、掃描速度及焊接時間。