功率与速度的最佳配合下 980nm半导体激光器成为塑料焊接利器

塑料广泛应用于各个工业领域，工业生产对塑料的需求量已经逐步接近甚至超过了钢铁材料。特别是在电子制造、医疗、食品包装、汽车等行业，塑料已经成为不可或缺的关键材料之一，生产中对各个塑料零部件的精准、高强度连接需求，也在随着塑料的大量使用而日益增多。

塑料件连接工艺的选择，对塑料制品的最终应用有着重要影响。传统的塑料连接工艺有螺纹连接、胶黏连接、插入连接、压合连接等，以及以热板焊接、超声波焊接为代表的熔融连接。这些结合方式的优点是操作简单、连接方便，适用性强；但缺点也比较明显，比如有特定形状要求，连接强度相对较低，在面对三维几何形状、中空等复杂不规则图形，以及大型零部件，乃至连接后对气密性有一定要求的塑料件，可操作空间小，效率较低。

与此同时，在追求产品创新与品质提升的现代工业领域，对焊接质量的要求越来越高。随着激光技术的发展，也推动了塑料焊接工艺的逐步应用，激光塑料焊接技术成为一个重要的发展方向，正逐渐成为连接材料的新宠，常用于白色家用电器塑料件、汽车塑料件等部件的焊接。

激光塑料焊接原理

激光塑料焊接又称为激光透光焊接，要求上层塑料工件透光率高，下层工件则能吸收激光能量，因此当前主流焊接的对象为“透明塑料+黑色塑料”、“透明塑料+透明塑料”的组合方式。

由于大部分透明塑料对800nm~1100nm波段的光透过率较高，吸收小，基于此纳飞光电推出了980nm半导体激光器，其在紧凑的结构中集成了高精度控制系统，使用方便。其利用先进的半导体激光技术，输出中心波长为980nm的近红外激光，该波长的激光能量能穿透透明或半透明塑料表面，被下层吸收并转化为热能，可用于实施精准高效的塑料焊接。该激光器具有较高的电光转换效率，提供连续激光输出，功率级别可以根据焊接工艺需求选择，范围可以从数瓦至数百瓦调节输出，使其可兼顾大面积、高速度的塑料组件焊接作业。

激光塑料焊接实际应用中除了包括激光器本体，还需要搭配焊接头以及焊接夹具等。使用980nm半导体激光器进行塑料焊接时，先将两个待焊接零部件借助夹具装配在一起，焊接的基本原理是焊接头输出的激光束透过上层透明塑料，在程序控制下精确投射到下层塑料件的待焊接区；下层塑料在吸收高度聚焦的激光能量后熔融，并使上下两层塑料件接触面热交换充分熔化并结合在一起，在一定外力辅助下，冷却后形成焊缝，完成最终焊接。

同时，借助专用的控制系统，可以实现透射焊接过程中的精确热量控制和局部加热，焊接质量一致，避免对周边材料造成不良影响，广泛应用于汽车零部件、医疗器械、电子元件等行业中的精密塑料部件焊接。

PC+ABS塑料焊接测试

实际操作中，为了保证焊缝质量和足够的熔融深度，还需要综合考虑焊接速度与激光功率的关系，找到最优的工艺窗口。

以焊接PC、ABS塑料进行测试，先将两种塑料件置于载具叠放，并使用夹具施加压力夹紧。

调整激光输出功率到300W、焊接速度设定为20mm/s时（最大可达10000mm/s），两层塑料焊接成功，焊缝融合均匀，焊缝宽度适中，密封性好，经拉力测试强度达到要求。

激光输出功率保持300W不变，当焊接速度降低调整到10mm/s时，两层塑料焊接成功，焊缝融合均匀，焊缝较宽，密封性好；但由于熔池温度过高，可能导致其中部分材料分解，从而致使焊接强度降低。

而当功率调整到200W，焊接速度设定为20mm/s时，焊缝宽度适中，融合情况良好，密封性好，拉力测试强度低于高功率时焊接的强度。

激光焊接优势

激光焊接与熔融结合的工艺类似，但前者的优势更为明显：

首先，精准度高，激光的光斑小且高度均匀性，能够精确地对准更微小的焊接部位，能够迅速将激光能量转化为焊接所需的能量，实现精密焊接，并能大幅度提升焊接效率。结合专业设计的焊接头，能够确保激光能量在焊接区域得到充分吸收，保证焊接处的强度。

其次，热影响区小，能够在焊接过程中避免对塑料表面造成热损伤，保持了材料的透明性和光洁度。这使得透光焊接后的产品既保持了原有的外观特性，又增强了结构的稳固性。

第三，解决了传统焊接方式在焊接速度和焊接质量之间的矛盾，能在短时间内完成大面积焊接，大大提高了生产效率。一个原本需要数小时的焊接作业，现在只需几分钟或几十分钟就能轻松完成，节省了大量的时间和成本。

此外，非接触式的焊接作业，避免了传统连接方式产生的机械应力和振动，保护了塑料表面的完整性，也保证了焊缝的精密性，材料间的连接更加紧密可靠，密封性极佳，满足了防水、防尘等高标准的产品要求。

小结

目前，980nm半导体激光器已经展现了强劲的市场潜力和应用价值，是塑料焊接的利器，尤其是在汽车塑料焊接方面，带来了实现高效、稳定的焊接效果。在内饰焊接中，可用于仪表盘、中控台等的焊接；在外饰件焊接中，可轻松胜任车门把手、车灯等的焊接；在汽车电子零部件焊接方面，980nm半导体激光器同样表现出色，可用于诸多电子元器件的塑料焊接，显著提高连接强度和密封性，确保了各个零部件的稳定性和可靠性。未来，随着功能的不断开发，980nm产品还将迎来更为广泛的应用。

审核编辑 黄宇