激光塑料焊接原理

目前激光塑料焊接主要分为两种，分别为激光透射焊接和直接激光焊接。激光透射焊接一般采用近红外激光光源对热塑性塑料进行焊接，直接激光焊接则是采用中红外（1700 nm-2000 nm）或者CO2远红外激光器进行直接焊接，下面分别介绍其原理。

激光透射焊接

激光透射焊接原理如图1所示，两塑料焊接件通过夹具施加压力贴合在一起，紧密的贴合可以保证焊接质量。上层塑料焊接件为透光材料，需要对激光具有较高透过率，而下层焊接件为吸光材料，需要对激光有较高吸收率。经研究表明，当上层透光材料对激光的透过率高于50%，下层吸光材料透过率低于20%时，激光塑料焊接会获得较好的结果[5]。激光束透射过上层塑料作用到下层焊接件的表面，激光能量被下层塑料吸收，并转化为热能，热能从吸收层传导到上层透光材料上，熔融加热透光层材料，冷却后二者结合在一起，完成焊接过程。

直接激光焊接

激光波长从1064 nm 起，天然无着色塑料对激光辐射的吸收逐步提高，直至波长超过5000 nm，吸收依旧非常强劲。当半导体激光器或掺铥光纤激光器输出波长为2000 nm，激光束辐射的能量存留在所有塑料材料上方几毫米处时，不需要其它能量吸收器的辅助，即可直接焊接几毫米厚的片材。因为激光束不需要穿过上方部件而直接到达焊接部位，这种激光被称为直接激光焊接。CO2激光器首先被用于这一过程，薄型薄膜的焊接有望达到很高的速度，各类塑料薄膜以高达1200 m/min 的速度焊接。通过控制激光束在功率分配来切割相互接触的两块塑料薄膜，同时在切割边缘留下焊接的区域，从而同时完成包装或制袋过程中的切割 / 密封加工。目前，直接激光焊接技术还没有大量用于塑料焊接，但潜力巨大。

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