激光塑料焊接的优势
- 来源：
- 2013/6/20 11:29:28
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粘接工艺就是使用粘合剂将需要连接的两部分粘在一起。实质上，被连接的两部分是通过它们之间的粘合剂层所产生的粘接力连接在一起的。作为应用范围zui广泛的连接方式之一，粘接具有如下的优点：几乎适用于所有材料、无需加热、被粘接的两部分相互独立且无损伤以及内应力均匀分布于整个粘接表面。但是，粘接工艺也存在一些比较明显的缺点，如：粘接层容易老化变质、在外应力作用下容易分层、耐热性较差以及在不破坏器件的前提下难以对产品质量进行检测。
与粘接工艺相比，激光塑料焊接技术也是从这种简单的原理发展而来，并逐渐演化成为塑料连接技术的主流。
激光塑料焊接技术的基本原理是：首先将激光穿透层与激光吸收层连接在一起。然后，激光束透过位于上层的穿透性塑料（仅有少量损失），并被位于下层的激光吸收层*吸收。吸收能量后，激光吸收层熔化，同时将热量传导到上层穿透性塑料的底部，也使其熔化。zui后，在压力的作用下，实现两部分的连接。
在设计方面，激光塑料焊接的柔韧性、度、质量可靠性以及经济效率远优于传统的连接工艺（如粘接）。其无需使用添加剂耗材、清洁无颗粒以及焊线极其美观的优点，都是其他连接工艺*的。不仅如此，激光塑料焊接工艺过程简单，夹具与卡具用来固定并施加压力，不直接介入，无需特殊的维护保养，加之在线质量监控等技术，使得激光塑料焊接技术具有相当大的吸引力。
以下从力学强度与长期稳定性、使用范围、工艺设定与生产自动化、质量与工艺控制以及经济效率这5个方面，来分析比较粘接工艺和激光塑料焊接工艺。
力学强度与长期稳定性
在塑料的粘接过程中，一般不产生或者只产生比较低的热应力。但是，该热应力会对粘接工艺的应用范围与结合点的力学性能产生很大的影响。因为温度的变化会导致被粘接的两种材料产生不同程度的膨胀，从而在结合点处产生剪应力。在这种力的长期作用下，结合点的性能会慢慢蜕变，导致力学强度降低，稳定性变差。
不同的是，激光塑料焊接技术不改变聚合物的化学和物理特性，因此其连接点的力学强度与长期稳定性较高。不仅如此，激光的能量能够被控制，从而提高焊接的度（能够定位，实现微小焊缝的焊接，从而使不需要焊接的位置不受任何影响，如图2所示）。因此，激光焊接技术凭借该特性与高清洁性（焊接过程中无颗粒释放）而成为加工医疗产品的理想连接方式。
使用范围
粘接工艺几乎可以应用于所有材料，而且对材料尺寸的限制较小。元件在粘接开始后依然可以复位，当然这需要在粘接过程中加入特殊的附加材料。
相比之下，激光塑料焊接则对材料的种类、特性（如要求两种被焊接材料的熔点非常接近）和尺寸都有相对较高的要求。
连接过程的工艺设定与生产自动化
粘接工艺包含预清洁（使用物理或化学方法，对提供粘接点的器件进行表面处理，除去一些有问题的表层，使真正的材料清洁地展现出来）和硬化等多种附加工艺步骤，因此所需的加工时间较长。同时，粘接工艺对于具体的加工时间也有严格要求。如此一来，较多的附加步骤所占用的时间对粘接工艺整体的时间规划造成了不利的影响，比如，硬化时间就是必须考虑的一项因素。除了加工时间方面的问题，粘接工艺（包括几个附加步骤）所用的设备对于空间的需求也很大。
相比之下，激光塑料焊接在加工过程中无需添加剂（如胶水），因而很容易实现自动化操作。同时，激光塑料焊接的工艺步骤少，无需对器件进行表面预清洁，也不存在后期的硬化，因此生产时间明显短于粘接工艺。激光传输焊接对于器件的设计要求稍高，但是，如果在设计的起始阶段就将工艺要求作为参考因素，并对设计进行改进，就能够对焊接过程进行优化。
质量与工艺控制
对于粘接工艺，粘接质量的评估与检测需要在全部工艺过程完成之后才能进行，这相当于又增加了一个工艺步骤。而激光传输焊接可以在连续的生产过程中使用多种方法进行即时在线检测。例如，遥感高温计可以地测量并控制焊接过程中产生的热，从而确保每一件产品的质量。
焊接融合轨迹（塌陷高度）的检测方式被广泛应用于准同步焊接之中，即将焊接部位设计成突起的连接筋，该连接筋会在焊接过程中融化，而2个被焊接部件在卡压力的作用下被压紧在一起。在此过程中，需要测量并控制塌陷高度。这种质量追踪控制与数据储存满足了汽车、医疗领域对点到点记录追踪的要求。
经济效率
对于一种工艺的经济性评估，zui重要的是单个产品的成本分析。激光塑料焊接技术在此方面优势显著：无需表面清洁处理，加工时间短，没有硬化等附加步骤。分析结果表明，生产数量越大，激光塑料焊接技术在产品成本方面的优势就越突出。
除此之外，对于工艺的经济性评估，还应该着眼于设备与工具的价格，以及与工艺过程相关的附加材料、器件的费用。在初始设备投资方面，激光塑料焊接zui初的设备投资可能是比较昂贵的，但是在大批量生产的情况下，相对于产品成本，这种设备投资就显得微不足道了。在附加材料成本方面，激光塑料焊接也有其*的优势，特别是在大批量生产以及加工大型器件的情况下，激光塑料焊接节省了大量的粘合剂耗材成本。
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