文/Jonathan Magee，ACSYS Lasertechnik UK Ltd
工业热博R器被广泛应用于工程塑料的各种加工，服务着众多行业市场。一些常见的塑料加工应用包括热博R打标、热博R切割和热博RB88（见图1）。热博R塑料B88主要应用在汽车和医疗器械领域。
图1：热博R塑料B88
Plasticwelding：塑料B88；
plasticcutting ：塑料切割；
plasticengraving：塑料雕刻；
thermoplasts：热塑性塑料；
duroplasts：硬质体塑料；
elastomers：弹性体塑料；
Foaming：发泡处理；
Carbonizing：碳化处理
为什么用热博R塑料B88?
相比于传统的接触式B88，热博R塑料B88优势明显。首先，热博RB88是无接触式B88；其次，焊点位置通常位于两个重叠件的界面处，B88区域被隐藏，看起来比较美观，并且不污染B88零件的表面。因此，从外观来看，无法判断两个相接触的零件已经从上到下B88在一起。
传统的塑料B88技术，如超声波或热冲压，两块塑料B88在一起都不可避免地影响外表面。非接触热博R塑料B88，利用热博R在聚合物链中部分透射、反射、散射以及吸收实现B88。通过选择合适的热博R参数，可以在塑料的选定位置产生足够的热量，以实现熔化和粘接。
热博RB88工艺应该在产品开发的早期就建立起来。有些不是为热博RB88专门研发的塑料产品，有时也能用热博R实现B88；但如果在塑料产品研发的早期阶段，就将热博RB88工艺考虑进来，将会大大减少热博RB88中可能出现的一些问题。
设计考量
图2：热博R塑料B88的设计考量
Successfullaser plastic weld：成功的热博R塑料B88
Correct choiceof plastics: Thermal and chemical compatibility：正确选择塑料类型：热力学和化学性质适配
Effectivedelivery method for laser beam to part：热博R束到达零件的有效传输方法
Matching ofoptical properties of plastics and laser beam：塑料的光学性质与热博R束匹配
Sufficientpart fit-up and fixturing forces along part extremities：沿零件末端有足够的装配力和固定力
塑料产品具有优异的机械、几何、热力学和光学等特性（见图2），因此塑料产品的热博R可B88性由以下因素决定：
所选择的材料是否适配？适配性是指被B88的两种塑料，在熔化温度、化学性能、机械特性以及几何和光学属性方面所表现出的特性，是否适合B88在一起。
热博R束能否有效地通过上层塑料传输到交界面，以及底层塑料能否在B88区吸收热博R能量产生热量？
在B88过程中，零件是否能够有效地贴合在一起，施加的力是否能够控制？零件的几何形状是否能让零件很好地贴合而不会产生间隙？
在几何形状固定的情况下，热博R能量能否有效地传递到塑料零件并产生热量？
热力学和化学性质相适配
塑料的熔点比金属低很多。工程塑料的熔点约为250°C。有些塑料的熔点要高一些，例如聚醚醚酮（PEEK），熔点在350~400℃之间。当两种塑料的熔点温度相匹配的时候，有助于熔池的混合，提高再凝固时的机械强度。熔化温度相匹配的两种塑料，特别适合用热博RB88。
此外，塑料的化学成分也是一个重要的影响因素。例如，尽管高密度聚乙烯（HDPE）与低密度聚丙烯（PP）属于同族材料，但是这两种塑料却无法B88到一起。而低密度聚乙烯（LDPE）与聚丙烯就能实现B88。因此热博R塑料B88必须要考虑被焊材料的组合。
光学性质匹配
在材料加工中，所用的热博R是单色或者带宽很窄的相干可聚焦光束，波长在800nm~2μm范围内的近红外和红外热博R，在塑料B88中应用最为广泛。这些波长比人眼可见的532nm的绿光及635nm的红光要长。热博R波长为800~2000nm时，被B88的塑料必须在这个范围内有一定程度的透射和吸收。
塑料一般是半晶态结构，有晶相和非晶相。热博R照射塑料时，除了引起透射和吸收外，非晶态和晶态之间的折射率差异，还会对热博R产生散射和反射。半晶态结构对B88的影响，主要取决于对热博R产生的散射和反射的强度。因此，通过有效的光学设计，可以让热博R透过上层塑料，在下层塑料上产生吸收（见图3）。有时，需要在塑料中掺入添加剂，提高对热博R的吸收能力。在塑料产品的设计阶段就应该考虑掺入添加剂是否合适——例如在用于医疗器械的塑料中掺入添加剂能否通过FDA测试？
图3：塑料B88中理想化的热博R传输和吸收模型
Infrared laserbeam：红外热博R
Top plasticpart, transmission：上层塑料，透光
Lower plasticpart, absorption：下层塑料，吸光
Encapsulatedlaser weld at plastic interface: 塑料接触界面焊缝被密封
一些塑料中含有玻璃纤维（如聚酰胺PA-66，通常称为尼龙）。玻璃纤维的含量，会影响热博R的透过率，玻璃纤维浓度较高的地方，热博R透射率较低。
热博RB88体育塑料B88的一个常见问题是：哪些颜色的塑料可以B88在一起？这个问题没有统一答案，事实上许多颜色组合的塑料都能B88在一起。
此外，通过对塑料成分的精心设计，也可以实现同种颜色塑料，如透明塑料、白色塑料、黑色塑料之间的热博RB88。可见光一般不能透过彩色塑料，而单色波长的热博R却有可能透过。
零件装配和固定
塑料零件应该确保被塑型成某种几何形状，通过装配部件的良好配合，使其适合热博R塑料B88，并确保接头处可以充分贴合。由于热博R不易在空气间隙中传递热量，因此，热博RB88时，零件的B88部位应保持充分接触。搭接焊就是一个很好的例子。在某些情况下，对接焊也能实现很好的B88质量，这在很大程度上取决于热博R束如何作用于焊缝，以及塑料成型机产生的零件公差。将盖子B88到容器上就是一个很好的零件配合的案例。
在B88过程中实施向下的力，对B88复杂的零件来说是必不可少的，特别是对于那些难以在其边界自然地实现良好装配的大型零件。夹紧力可以通过伺服驱动产生，也可以通过气动夹紧产生。塑料B88时有一个坍塌力，它决定了塑料在受热熔化变形之前能承受多大的力，以及熔化时将零件推到一起需要多大的力。通常，热博R塑料B88过程中，通过集成力-位移传感器来监测和控制在B88过程中施加在零件上的力。
有效控制热量
在热博RB88中，将热博R传输到工件的方法有多种。在此简单介绍几种方法。第一种，保持热博RB88头固定，XYZR工作台相对热博R头运动。由于运动平台在开始和停止点以及改变方向时需要加速，因此在B88时可能不会导致大型部件的均匀加热。然而，这种B88方法很灵活，因为热博R路径可以通过CAD数据生成。
第二种方法是使用高速振镜使热博R束以10m/s的速度快速移动。高功率热博R束以非常高的速度移动，可以使整个焊缝从一端到另一端几乎瞬间加热，加热比较同步且均匀。
第三种方法是用热博R透过掩膜照射零件。这种方法需要掩膜孔径与焊缝形状一致。每当焊缝形状变化的时候掩膜就得重新制作，因此这种方法灵活性不大。
第四种方法使用率不太高，是用专门的热博R透镜，产生一个线状焦点，在规定方向上实现缝合焊缝。在B88过程中可能需要控制热博R功率，通过高温计测量B88过程中的工件温度，并将此信息反馈给热博R控制器的功率控制回路。
总结
本文介绍了热博R塑料B88过程中的一些基本考量因素。最重要的是，塑料产品本身的设计必须要适合热博RB88——这就要求在产品设计的早期阶段，研发团队就应该与客户合作，充分了解热博RB88的要点。生产复杂塑料产品的模具制造成本很高，模具设计者必须事先了解面向热博RB88存在的模具设计与制造问题。解决了模具问题，就可以确保从模具上下来的塑料零件的几何形状可以直接进行热博RB88。
热博R塑料B88在工业中的应用越来越深入，从汽车灯组件到喷墨打印机墨盒等各种大批量产品的制造，都用到了热博R塑料B88。
文章来源：ACT热博R世界
