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3．吸收劑    吸收劑的應(yīng)用是塑料激光焊接工藝中非常重要的工藝。如前所述，塑料激光焊接的本質(zhì)是將熱作用區(qū)的待焊接塑料融化，隨后冷卻自然實(shí)現(xiàn)塑料件的接合。讓塑料融化需要使塑料件吸收足夠的激光能量。塑料自身能夠以較高吸收率吸收激光能量自然最好，但一般在不添加吸收劑的情況下，塑料對(duì)光波的吸收性不是很好，吸收效率很低，融化效率不理想[13]。    通常理想的吸收劑是碳黑，碳黑能夠?qū)⒓t外波長(zhǎng)的激光能量基本全部吸收，從而大大提高塑料的熱吸收效果，使得熱作用區(qū)的材料融化更快、效果更好[14]。一些其他顏色的染料也能夠起到相同的吸收光波的效果[15]。    英國(guó)焊接學(xué)會(huì)（TWI，The Welding Institute）研制出了一種對(duì)可見(jiàn)光透明的染料。用這種染料做吸收劑，可以得到透明的塑料焊縫。碳黑在吸收紅外波段的激光光波的同時(shí)，也吸收可見(jiàn)光波，這也是碳黑看起來(lái)為黑色的原因，用碳黑作吸收劑會(huì)使激光焊接焊縫顏色變深，與母材顏色不同。TWI研制出的對(duì)可見(jiàn)光透明的染料只吸收紅外波段的電磁波，不吸收可見(jiàn)光，因此看起來(lái)焊縫仍然是透明的[15]。    很多情況下，塑料焊接要求成品美觀、精致，因此相比碳黑，對(duì)可見(jiàn)光透明的染料吸收劑非常受青睞。圖4[15]是采用英國(guó)TWI的ClearWeld技術(shù)搭焊的兩片透明的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，也即有機(jī)玻璃）薄片；圖5[15]是采用傳統(tǒng)碳黑吸收劑與采用TWI的ClearWeld技術(shù)的透明吸收劑所得到的不同效果。    添加吸收劑的方法有3種：一是直接向待焊接材料中滲入吸收劑，這樣應(yīng)該將滲過(guò)吸收劑的塑料件放在下面，而把沒(méi)有滲吸收劑的塑料件放在上面，讓激光光波通過(guò)；二是向塑料件待焊接的表面滲吸收劑，這樣只有被滲透了吸收劑的一部分塑料將成為熱作用區(qū)而被融化；三是在兩塊待焊接塑料件的接觸處噴涂上或者印刷上吸收劑。4．其他參數(shù)    與金屬焊接不同，塑料激光焊接需要的激光功率并不是越大越好。焊接激光功率越大，塑料件上的熱作用區(qū)就越大、越深，將導(dǎo)致材料過(guò)熱、變形、甚至損壞。應(yīng)該根據(jù)需要融化的深度來(lái)選擇激光功率。     塑料激光焊接的速度比較快，一般得到1mm厚焊縫的焊接速度可達(dá)20m/min；而采用高功率的CO2激光器焊接塑料薄膜，最高速度可以達(dá)到750m/min。[16]5．軟件    激光焊接系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)軟件的作用是對(duì)激光頭的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度、激光功率等一般性的工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)字化控制，以達(dá)到提高加工速度和精度、改善加工質(zhì)量的目的，這些與傳統(tǒng)的激光加工中的軟件控制并沒(méi)有什么不同，但由于塑料激光焊接中吸收劑的特殊作用，塑料激光焊接控制系統(tǒng)和加工系統(tǒng)又有其自身的特色[17]。     英國(guó)TWI研究所結(jié)合其ClearWeld塑料焊接工藝，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了計(jì)算預(yù)測(cè)吸收劑用量及用法的軟件。根據(jù)不同材料的厚度、顏色、吸收比率等，結(jié)合激光器的功率、光波透過(guò)率等參數(shù)，在焊接前用軟件計(jì)算吸收劑的用量和添加方法，再根據(jù)預(yù)測(cè)的用量添加吸收劑。    提供給軟件的輸入數(shù)據(jù)包括：塑料材料特性：種類(lèi)、厚度、顏色；焊接數(shù)據(jù)：焊接區(qū)域形狀復(fù)雜程度、寬度、焊接速度；激光器特性：功率、紅外光透過(guò)率等。    經(jīng)過(guò)計(jì)算和篩選，軟件給出的輸出結(jié)果包括：吸收劑種類(lèi)、用量及要求的添加方式的列表，焊接過(guò)程中激光光波在上層材料中的能量損失。    軟件的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際焊接測(cè)量的結(jié)果很接近，圖6為焊接后生成的熱影響區(qū)（HAZ）大小的計(jì)算值和實(shí)際測(cè)量值的對(duì)比[11]，所用塑料材料為PMMA。    可見(jiàn)，軟件計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果非常接近。由于塑料激光焊接的規(guī)律性較強(qiáng)，有較好的可預(yù)測(cè)性，因此，采用軟件計(jì)算篩選方法預(yù)測(cè)結(jié)果是非常有效和可行的。四、塑料激光焊接的應(yīng)用    塑料激光焊接的綜合優(yōu)點(diǎn)較多：速度快；焊接精度高；焊機(jī)自動(dòng)化、精密數(shù)控實(shí)現(xiàn)方便；加工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件優(yōu)于傳統(tǒng)焊接工藝；成本相對(duì)較低。因此，塑料激光焊接技術(shù)在以下領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用：1．醫(yī)療器械：某些特殊用途的醫(yī)用塑料器械產(chǎn)品，其形狀和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)成要求必須用焊接的方法；2．包裝工業(yè)：例如高級(jí)工業(yè)制成品的包裝，采用塑料薄膜焊接技術(shù)，可以得到加工高速、接縫可靠、外表美觀的塑料包裝。圖7為塑料質(zhì)外包裝材料的激光焊接連接[19]。塑料材料為熱塑性塑料和人造橡膠。3．汽車(chē)零部件：當(dāng)今汽車(chē)車(chē)身的大趨勢(shì)是力求減輕其重量，因此塑料、樹(shù)脂、特種玻璃等材料在汽車(chē)上得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。而焊接是其中必不可少的工藝，激光焊接又是所有焊接工藝中較傳統(tǒng)工藝優(yōu)勢(shì)最大、技術(shù)成熟、成本相對(duì)最低的一種。因此，激光焊接熱塑性塑料、合成樹(shù)脂、合成橡膠，以及一些特種玻璃等車(chē)用材料在汽車(chē)工業(yè)中應(yīng)用較多。圖8為采用激光將汽車(chē)中小塊電路板和金屬零件鏈接在一起的例子[16] 。4．電子器件產(chǎn)品封裝：電子器件產(chǎn)品的封裝技術(shù)對(duì)于焊接環(huán)境和工藝的要求非常嚴(yán)格，例如低塵埃量、低熱量、無(wú)強(qiáng)震動(dòng)，封裝精度高、接縫可靠耐用、外表美觀等。封裝用的材料很大一部分就是塑料，因此塑料激光焊接同樣有很大的應(yīng)用空間。5．紡織品：激光焊接紡織品可以被稱作激光縫合。其接縫牢固可靠、加工速度快的優(yōu)點(diǎn)非常適合縫合紡織品。一些防水服裝裝備和要求氣密性的裝備，都可以利用激光焊接來(lái)加工。五、展望     金屬材料的激光焊接已經(jīng)在諸如汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域得到了較廣泛的應(yīng)用，激光焊接新材料（如塑料、玻璃、陶瓷、各種有機(jī)物等）的研究正方興未艾，尤其是不同材料之間的復(fù)合焊接，更成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。激光焊接塑料具有低成本、高速度、加工方便、實(shí)現(xiàn)精密數(shù)控容易、原材料適用范圍廣、接合性和工藝性好等綜合優(yōu)勢(shì)，隨著塑料焊接工藝研究和塑料激光焊接設(shè)備的逐步商品化，塑料激光焊接的應(yīng)用必將越來(lái)越廣泛，技術(shù)越來(lái)越成熟。其產(chǎn)品也將很快走進(jìn)我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗?