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3．吸收劑    吸收劑的應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]。    英國焊接學會（TWI，The Welding Institute）研制出了一種對可見光透明的染料。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，也吸收可見光波，這也是碳黑看起來為黑色的原因，用碳黑作吸收劑會使激光焊接焊縫顏色變深，與母材顏色不同。TWI研制出的對可見光透明的染料只吸收紅外波段的電磁波，不吸收可見光，因此看起來焊縫仍然是透明的[15]。    很多情況下，塑料焊接要求成品美觀、精致，因此相比碳黑，對可見光透明的染料吸收劑非常受青睞。圖4[15]是采用英國TWI的ClearWeld技術搭焊的兩片透明的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，也即有機玻璃）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，這樣應該將滲過吸收劑的塑料件放在下面，而把沒有滲吸收劑的塑料件放在上面，讓激光光波通過；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，將導致材料過熱、變形、甚至損壞。應該根據(jù)需要融化的深度來選擇激光功率。     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，最高速度可以達到750m/min。[16]5．軟件    激光焊接系統(tǒng)中，計算機軟件的作用是對激光頭的運動軌跡和速度、激光功率等一般性的工藝參數(shù)進行數(shù)字化控制，以達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TWI研究所結(jié)合其ClearWeld塑料焊接工藝，設計開發(fā)了計算預測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、光波透過率等參數(shù)，在焊接前用軟件計算吸收劑的用量和添加方法，再根據(jù)預測的用量添加吸收劑。    提供給軟件的輸入數(shù)據(jù)包括：塑料材料特性：種類、厚度、顏色；焊接數(shù)據(jù)：焊接區(qū)域形狀復雜程度、寬度、焊接速度；激光器特性：功率、紅外光透過率等。    經(jīng)過計算和篩選，軟件給出的輸出結(jié)果包括：吸收劑種類、用量及要求的添加方式的列表，焊接過程中激光光波在上層材料中的能量損失。    軟件的計算結(jié)果與實際焊接測量的結(jié)果很接近，圖6為焊接后生成的熱影響區(qū)（HAZ）大小的計算值和實際測量值的對比[11]，所用塑料材料為PMMA。    可見，軟件計算結(jié)果與實測結(jié)果非常接近。由于塑料激光焊接的規(guī)律性較強，有較好的可預測性，因此，采用軟件計算篩選方法預測結(jié)果是非常有效和可行的。四、塑料激光焊接的應用    塑料激光焊接的綜合優(yōu)點較多：速度快；焊接精度高；焊機自動化、精密數(shù)控實現(xiàn)方便；加工現(xiàn)場環(huán)境條件優(yōu)于傳統(tǒng)焊接工藝；成本相對較低。因此，塑料激光焊接技術在以下領域得到了比較廣泛的應用：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)：例如高級工業(yè)制成品的包裝，采用塑料薄膜焊接技術，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．汽車零部件：當今汽車車身的大趨勢是力求減輕其重量，因此塑料、樹脂、特種玻璃等材料在汽車上得到了越來越廣泛的應用。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)勢最大、技術成熟、成本相對最低的一種。因此，激光焊接熱塑性塑料、合成樹脂、合成橡膠，以及一些特種玻璃等車用材料在汽車工業(yè)中應用較多。圖8為采用激光將汽車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)品的封裝技術對于焊接環(huán)境和工藝的要求非常嚴格，例如低塵埃量、低熱量、無強震動，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加工。五、展望     金屬材料的激光焊接已經(jīng)在諸如汽車工業(yè)等領域得到了較廣泛的應用，激光焊接新材料（如塑料、玻璃、陶瓷、各種有機物等）的研究正方興未艾，尤其是不同材料之間的復合焊接，更成為研究和應用的熱點。激光焊接塑料具有低成本、高速度、加工方便、實現(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，隨著塑料焊接工藝研究和塑料激光焊接設備的逐步商品化，塑料激光焊接的應用必將越來越廣泛，技術越來越成熟。其產(chǎn)品也將很快走進我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗?