华中科技大学，武汉

1引言

在塑料制品的加工制造过程中，焊接加工是除注塑成型外的另一大重要加工方式。现目前，超声波焊接广泛地应用于塑料制品的焊接，但是超声波焊接有噪声污染严重，焊接质量稳定性不高，加工柔性较差等缺点。为了满足现代化生产需要，急需采用连接质量高、生产过程环保、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）就是一种能够克服传统塑料焊接存在的缺点的一种新兴方法。

2塑料激光焊接原理

塑料激光透射焊接原理示意图，如图1所示。一般地，只有热塑性塑料才能实现激光透射焊接。大部分塑料对近红外光（800nm∼1064nm）的透过率较高，所以为了实现透射焊接，一般选取YAG激光和半导体激光作为焊接光源，而半导体激光的使用更多。透射焊接时一般采用搭接接头，上层试板为能透过大部分激光能量的透光材料，下层试板为吸光材料，激光透过上层透光材料，能量被界面处的吸光材料吸收，使得界面处塑料熔化，当热源离开后，熔化的塑料在夹紧力的作用下形成焊缝。

图1 塑料激光透射焊接原理

3塑料激光焊接的特点

激光透射焊接是新兴的塑料焊接方法，相对其他焊接方法，其有许多不可比拟的优势。

相对于广泛使用的超声波焊接，激光透射焊接的主要优点表现在以下方面：a）激光透射焊接易于实现异种材料的焊接，提高了产品设计的可行性；b）激光透射焊接可以将光斑聚焦到很小的程度，可实现微连接；c）激光透射焊接时非接触式焊接，焊接应力小，焊后不需要进行消除应力处理；d）超声波焊接为了保证焊接质量，一般只能进行形状简单结构的焊接，而激光透射焊接的加工柔性更好，可实现复杂曲面的三维焊接；e）超声波焊接依靠试样之间的高频振动实现焊接，焊接噪音极大，焊接残余应力较大，而激光焊接为非接触式加工，焊接环境优良，焊接残余应力较小，无需进行后续消除应力热处理；f）激光透射焊接加工易于实现自动化生产，易于实现焊接在线监测；g）一般情况下，使用超声波焊接的产品需要在焊接位置处留置一定量的凸起，导致注塑模具加工复杂程度增大，而激光焊接只需焊接位置处贴合即可；h）一般地，激光透射焊接强度优于超声波焊接，而且激光透射焊接焊缝比超声波焊缝更美观。

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