塑料焊接是一種用于生產(chǎn)許多塑料設備的工藝，用于將不同的部件連接成一個(gè)部件。待連接的表面熔化，形成的界面熔化層在壓力下固化。有許多焊接熱塑性塑料的技術(shù)，即：熱工具焊接，通過(guò)與熱金屬板直接接觸加熱連接表面、超聲波和線(xiàn)性振動(dòng)焊接，加熱通過(guò)振動(dòng)和摩擦、電阻植入焊接和介電焊接，熱量由電磁熱源和激光焊接產(chǎn)生，激光束用于熔化熱塑性塑料接頭區域。激光焊接與其他焊接方法相比有許多優(yōu)點(diǎn)。它需要在有限的區域施加少量的熱量，并顯示出更高的接頭強度和更高質(zhì)量的焊縫。此外，它還可以焊接復雜的形狀。其他優(yōu)點(diǎn)包括零件與焊接工具之間沒(méi)有接觸，零件上沒(méi)有機械應力。另一方面，激光焊接對聚合物材料、加工歷史、色素沉著(zhù)和添加劑更敏感。該技術(shù)具有獨特的加工和性能特點(diǎn)，可實(shí)現薄膜、片材或模塑部件的局部精確焊接。其他優(yōu)點(diǎn)包括零件與焊接工具之間沒(méi)有接觸，零件上沒(méi)有機械應力。另一方面，激光焊接對聚合物材料、加工歷史、色素沉著(zhù)和添加劑更敏感。該技術(shù)具有獨特的加工和性能特點(diǎn)，可實(shí)現薄膜、片材或模塑部件的局部精確焊接。其他優(yōu)點(diǎn)包括零件與焊接工具之間沒(méi)有接觸，零件上沒(méi)有機械應力。另一方面，激光焊接對聚合物材料、加工歷史、色素沉著(zhù)和添加劑更敏感。該技術(shù)具有獨特的加工和性能特點(diǎn)，可實(shí)現薄膜、片材或模塑部件的局部精確焊接。

一般來(lái)說(shuō)，熱塑性塑料的激光焊接工藝有四個(gè)常見(jiàn)步驟來(lái)定位待焊部件。根據要使用的技術(shù)，激光輻射透明的部件必須面向激光束。此外，零件必須緊密接觸；（加熱要連接的界面區域。加熱過(guò)程可能會(huì )有所不同，這取決于零件的幾何形狀、所需的最終產(chǎn)品和所使用的材料。)施加壓力的目的是通過(guò)分子鏈擴散和界面處分子纏結的形成來(lái)促進(jìn)焊接。它可以同時(shí)發(fā)生在加熱階段和后續步驟中。冷卻階段。在冷卻過(guò)程中，接口具有必要的穩定性，因此零件可以在不影響接頭的情況下進(jìn)行處理。通常發(fā)生在冷卻階段，壓力保持在低于步驟iii的壓力值。

激光焊接技術(shù)受到激光輻射與材料相互作用的強烈影響。沖擊材料表面的輻射可以被反射、透射和/或吸收。然而，使用該技術(shù)，激光輻射必須在必須形成焊縫的精確位置被有效吸收。吸收的光局部轉化為熱。熱量導致聚合物熔化，允許鏈段運動(dòng)，聚合物鏈相互混合，形成纏結。冷卻后，它凝固形成焊縫。輻射與材料表面的相互作用取決于材料類(lèi)型和添加劑含量，以及激光特性（波長(cháng)、功率、光斑大小或形狀和光束質(zhì)量）。來(lái)自遠紅外(IR)激光源(10600nm)的激光輻射容易被表面吸收，通常用于直接焊接。另一方面，大多數聚合物在400–在1600nm范圍內表現出高透光率(即低吸收率)。在此范圍內工作的激光源的激光輻射主要由聚合物傳輸，因此只能用于激光傳輸和焊接。在這種情況下，必須將吸收器添加到要焊接的零件中。由于熱塑性塑料固有地吸收了這些波長(cháng)的輻射，開(kāi)發(fā)了更長(cháng)的波長(cháng)(1500–新型激光器2200nm，開(kāi)辟了不使用添加劑(吸收層或試劑)焊接透明熱塑性塑料的可能性。

激光焊接發(fā)現了越來(lái)越多的新應用，從醫療行業(yè)（組裝各種容器和液體過(guò)濾器、連接袋、管道等）[15]、電子行業(yè)（組裝手機、鍵盤(pán)等）到汽車(chē)行業(yè)（從多媒體面板到前燈外殼）、[16]。綜上所述，熱塑性塑料激光焊接已成為激光技術(shù)的獨立組成部分，具有重要的科學(xué)和工業(yè)潛力。論文闡述了連接醫療設備密封外殼的熱塑性聚合物的焊接方法。本文的目的是回顧熱塑性激光焊接的某些方面，主要關(guān)注激光系統、材料、工藝參數和質(zhì)量監測技術(shù)。本文首先介紹了焊接的基本知識（第一部分），強調了與其他焊接方法相關(guān)的主要方面和優(yōu)點(diǎn)，然后重點(diǎn)介紹了激光焊接的各個(gè)方面。第二節首先討論了熱塑性激光焊接的各種激光系統。然而，這是當今最常用的激光焊接技術(shù)。還討論了該技術(shù)的一些技術(shù)變體，如使用填充材料的激光焊接工藝。在接下來(lái)的一節中，將討論不含添加劑的LTW技術(shù)，在1.5萬(wàn)–激光在2200nm范圍內發(fā)射的出現使該技術(shù)成為可能。第五節討論了熱塑性激光焊接中最常用的材料，并回顧和討論了它們的幾個(gè)例子。第一部分介紹了同一材料零件的激光焊接，然后是不同材料零件的激光焊接。然后在第六節討論了輪廓焊接、同步焊接、準同步焊接和面罩焊接等各種變體或技術(shù)。第七節討論了主要控制變量或工藝參數及其影響，包括聚合物成分和預焊條件（厚度）對工藝的影響。最后，第八節討論了幾種用于評價(jià)焊接質(zhì)量的表征技術(shù)。

焊接熱塑性塑料的激光器

激光焊接的首次示范出現在20世紀70年代，特別是用于焊接鋼板或不銹鋼[8]、[9]。然而，由于激光源和方法的改進(jìn)，它直到20世紀90年代才成為一種廣泛應用于各種應用中的焊接技術(shù)。目前，熱塑性材料的焊接主要有四種激光類(lèi)型。表1描述了它們的波長(cháng)、效率和光束質(zhì)量。圖2顯示了它們的發(fā)射波長(cháng)。

激光透射焊接

該技術(shù)基于以下事實(shí)：未著(zhù)色的聚合物可以傳遞NIR波長(cháng)輻射，但通過(guò)添加吸收劑，它們可以吸收激光輻射，從而實(shí)現聚合物的局部加熱和熔化。與遠紅外二氧化碳激光波長(cháng)技術(shù)相比，NIR激光器（Nd:YAG和二極管激光器)可以以不同的方式使用激光焊接。

無(wú)吸收體焊接技術(shù)

激光焊接中最常用的過(guò)程取決于使用標準材料。上部-透明部分-激光輻射應透明，下部-吸收部分-應吸收激光輻射。通常，下部必須包括添加劑、顏料或染料，以提高其吸收率。最常用的吸收劑是CB，它把零件變成黑色。這種組合顯然限制了設計的可能性。

激光焊接材料

激光焊接是一種廣泛應用于生產(chǎn)熱塑性塑料材料的高質(zhì)量焊接接頭的技術(shù)方法。最常見(jiàn)的是類(lèi)似于熱塑性塑料的焊接，其中要焊接的兩個(gè)部件都是相同的材料。由于熔點(diǎn)和化學(xué)結構相同，在加熱過(guò)程中提供了更好的聚合物鏈混合，有利于焊接過(guò)程。類(lèi)似熱塑性塑料的激光焊接在焊接質(zhì)量上往往表現出更好的效果。

塑料激光焊接工藝

激光焊接有多種方法可供選擇，它們在激光束和焊接部件的相對運動(dòng)上有所不同。這些方法可分為輪廓焊接、同步焊接、準同步焊接、面罩焊接和復合焊接五個(gè)主要過(guò)程。

在輪廓焊接中，機械臂通常用于控制激光運動(dòng)。與零件相比，激光輻射束在接頭上方形成單通道。輪廓焊接非常靈活，特別適合。用于塑料激光焊接的控制參數

對于所有塑料焊接技術(shù)來(lái)說(shuō)，溫度、時(shí)間和壓力是三個(gè)最關(guān)鍵的工藝參數。在激光焊接中，這些參數由激光功率、焊接速度、激光斑點(diǎn)大小、照射時(shí)間、激光工作距離、夾緊壓力和激光吸收添加劑的類(lèi)型和濃度（如有）控制。激光焊接中的能量密度由激光功率、接頭處的激光斑點(diǎn)大小和照射時(shí)間（同時(shí)評價(jià)材料和接頭的表征技術(shù)激光焊接通過(guò)局部焊接能量的控制精度，為連接對熱應力和機械應力敏感的熱塑性塑料提供了各種可能性。為了控制焊接過(guò)程，可以使用各種技術(shù)來(lái)評估焊接質(zhì)量。這些技術(shù)的范圍從使用放大鏡簡(jiǎn)單地觀(guān)察焊接接頭到使用更復雜的設備，如熱成像。

結論

在許多應用中，越來(lái)越多的聚合物被用來(lái)代替金屬或其他材料，這需要開(kāi)發(fā)連接熱塑性塑料的新技術(shù)。多年來(lái)，許多技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)，但激光焊接已經(jīng)取得了突出的地位，因此它越來(lái)越成為研發(fā)的興趣領(lǐng)域。熱塑性塑料激光焊接是一種高度特殊的技術(shù)，用于在高速焊接的應用中連接塑料部件