激光塑料焊接的優(yōu)勢(shì)

　　與傳統(tǒng)的塑料粘接技術(shù)相比，塑料焊接技術(shù)避免了粘合劑的使用，為環(huán)境與人類(lèi)的健康提供了更多的保障。激光焊接技術(shù)作為其中的典型代表，憑借其高質(zhì)量、清潔衛(wèi)生、高經(jīng)濟(jì)效益以及具備多種在線監(jiān)測(cè)工藝等諸多優(yōu)勢(shì)，在塑料連接領(lǐng)域中占領(lǐng)了重要地位。
　　
　　粘接工藝就是使用粘合劑將需要連接的兩部分粘在一起。實(shí)質(zhì)上，被連接的兩部分是通過(guò)它們之間的粘合劑層所產(chǎn)生的粘接力連接在一起的。作為應(yīng)用范圍zui廣泛的連接方式之一，粘接具有如下的優(yōu)點(diǎn)：幾乎適用于所有材料、無(wú)需加熱、被粘接的兩部分相互獨(dú)立且無(wú)損傷以及內(nèi)應(yīng)力均勻分布于整個(gè)粘接表面。但是，粘接工藝也存在一些比較明顯的缺點(diǎn)，如：粘接層容易老化變質(zhì)、在外應(yīng)力作用下容易分層、耐熱性較差以及在不破壞器件的前提下難以對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。
　　
　　與粘接工藝相比，激光塑料焊接技術(shù)也是從這種簡(jiǎn)單的原理發(fā)展而來(lái)，并逐漸演化成為塑料連接技術(shù)的主流。
　　
　　激光塑料焊接技術(shù)的基本原理是：首先將激光穿透層與激光吸收層連接在一起。然后，激光束透過(guò)位于上層的穿透性塑料（僅有少量損失），并被位于下層的激光吸收層*吸收。吸收能量后，激光吸收層熔化，同時(shí)將熱量傳導(dǎo)到上層穿透性塑料的底部，也使其熔化。zui后，在壓力的作用下，實(shí)現(xiàn)兩部分的連接。
　　
　　在設(shè)計(jì)方面，激光塑料焊接的柔韌性、度、質(zhì)量可靠性以及經(jīng)濟(jì)效率遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的連接工藝（如粘接）。其無(wú)需使用添加劑耗材、清潔無(wú)顆粒以及焊線極其美觀的優(yōu)點(diǎn)，都是其他連接工藝*的。不僅如此，激光塑料焊接工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，夾具與卡具用來(lái)固定并施加壓力，不直接介入，無(wú)需特殊的維護(hù)保養(yǎng)，加之在線質(zhì)量監(jiān)控等技術(shù)，使得激光塑料焊接技術(shù)具有相當(dāng)大的吸引力。
　　
　　以下從力學(xué)強(qiáng)度與長(zhǎng)期穩(wěn)定性、使用范圍、工藝設(shè)定與生產(chǎn)自動(dòng)化、質(zhì)量與工藝控制以及經(jīng)濟(jì)效率這5個(gè)方面，來(lái)分析比較粘接工藝和激光塑料焊接工藝。
　　
　　力學(xué)強(qiáng)度與長(zhǎng)期穩(wěn)定性
　　
　　在塑料的粘接過(guò)程中，一般不產(chǎn)生或者只產(chǎn)生比較低的熱應(yīng)力。但是，該熱應(yīng)力會(huì)對(duì)粘接工藝的應(yīng)用范圍與結(jié)合點(diǎn)的力學(xué)性能產(chǎn)生很大的影響。因?yàn)闇囟鹊淖兓瘯?huì)導(dǎo)致被粘接的兩種材料產(chǎn)生不同程度的膨脹，從而在結(jié)合點(diǎn)處產(chǎn)生剪應(yīng)力。在這種力的長(zhǎng)期作用下，結(jié)合點(diǎn)的性能會(huì)慢慢蛻變，導(dǎo)致力學(xué)強(qiáng)度降低，穩(wěn)定性變差。
　　
　　不同的是，激光塑料焊接技術(shù)不改變聚合物的化學(xué)和物理特性，因此其連接點(diǎn)的力學(xué)強(qiáng)度與長(zhǎng)期穩(wěn)定性較高。不僅如此，激光的能量能夠被控制，從而提高焊接的度（能夠定位，實(shí)現(xiàn)微小焊縫的焊接，從而使不需要焊接的位置不受任何影響，如圖2所示）。因此，激光焊接技術(shù)憑借該特性與高清潔性（焊接過(guò)程中無(wú)顆粒釋放）而成為加工醫(yī)療產(chǎn)品的理想連接方式。
　　
　　使用范圍
　　
　　粘接工藝幾乎可以應(yīng)用于所有材料，而且對(duì)材料尺寸的限制較小。元件在粘接開(kāi)始后依然可以復(fù)位，當(dāng)然這需要在粘接過(guò)程中加入特殊的附加材料。
　　
　　相比之下，激光塑料焊接則對(duì)材料的種類(lèi)、特性（如要求兩種被焊接材料的熔點(diǎn)非常接近）和尺寸都有相對(duì)較高的要求。
　　
　　連接過(guò)程的工藝設(shè)定與生產(chǎn)自動(dòng)化
　　
　　粘接工藝包含預(yù)清潔（使用物理或化學(xué)方法，對(duì)提供粘接點(diǎn)的器件進(jìn)行表面處理，除去一些有問(wèn)題的表層，使真正的材料清潔地展現(xiàn)出來(lái)）和硬化等多種附加工藝步驟，因此所需的加工時(shí)間較長(zhǎng)。同時(shí)，粘接工藝對(duì)于具體的加工時(shí)間也有嚴(yán)格要求。如此一來(lái)，較多的附加步驟所占用的時(shí)間對(duì)粘接工藝整體的時(shí)間規(guī)劃造成了不利的影響，比如，硬化時(shí)間就是必須考慮的一項(xiàng)因素。除了加工時(shí)間方面的問(wèn)題，粘接工藝（包括幾個(gè)附加步驟）所用的設(shè)備對(duì)于空間的需求也很大。
　　
　　相比之下，激光塑料焊接在加工過(guò)程中無(wú)需添加劑（如膠水），因而很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。同時(shí)，激光塑料焊接的工藝步驟少，無(wú)需對(duì)器件進(jìn)行表面預(yù)清潔，也不存在后期的硬化，因此生產(chǎn)時(shí)間明顯短于粘接工藝。激光傳輸焊接對(duì)于器件的設(shè)計(jì)要求稍高，但是，如果在設(shè)計(jì)的起始階段就將工藝要求作為參考因素，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，就能夠?qū)附舆^(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。
　　
　　質(zhì)量與工藝控制
　　
　　對(duì)于粘接工藝，粘接質(zhì)量的評(píng)估與檢測(cè)需要在全部工藝過(guò)程完成之后才能進(jìn)行，這相當(dāng)于又增加了一個(gè)工藝步驟。而激光傳輸焊接可以在連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程中使用多種方法進(jìn)行即時(shí)在線檢測(cè)。例如，遙感高溫計(jì)可以地測(cè)量并控制焊接過(guò)程中產(chǎn)生的熱，從而確保每一件產(chǎn)品的質(zhì)量。
　　
　　焊接融合軌跡（塌陷高度）的檢測(cè)方式被廣泛應(yīng)用于準(zhǔn)同步焊接之中，即將焊接部位設(shè)計(jì)成突起的連接筋，該連接筋會(huì)在焊接過(guò)程中融化，而2個(gè)被焊接部件在卡壓力的作用下被壓緊在一起。在此過(guò)程中，需要測(cè)量并控制塌陷高度。這種質(zhì)量追蹤控制與數(shù)據(jù)儲(chǔ)存滿(mǎn)足了汽車(chē)、醫(yī)療領(lǐng)域?qū)c(diǎn)到點(diǎn)記錄追蹤的要求。
　　
　　經(jīng)濟(jì)效率
　　
　　對(duì)于一種工藝的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，zui重要的是單個(gè)產(chǎn)品的成本分析。激光塑料焊接技術(shù)在此方面優(yōu)勢(shì)顯著：無(wú)需表面清潔處理，加工時(shí)間短，沒(méi)有硬化等附加步驟。分析結(jié)果表明，生產(chǎn)數(shù)量越大，激光塑料焊接技術(shù)在產(chǎn)品成本方面的優(yōu)勢(shì)就越突出。
　　
　　除此之外，對(duì)于工藝的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，還應(yīng)該著眼于設(shè)備與工具的價(jià)格，以及與工藝過(guò)程相關(guān)的附加材料、器件的費(fèi)用。在初始設(shè)備投資方面，激光塑料焊接zui初的設(shè)備投資可能是比較昂貴的，但是在大批量生產(chǎn)的情況下，相對(duì)于產(chǎn)品成本，這種設(shè)備投資就顯得微不足道了。在附加材料成本方面，激光塑料焊接也有其*的優(yōu)勢(shì)，特別是在大批量生產(chǎn)以及加工大型器件的情況下，激光塑料焊接節(jié)省了大量的粘合劑耗材成本。