激光焊接頭由于具有局部加熱，精密加工和非接觸加熱的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械的各個(gè)領(lǐng)域。

與其他常用的焊接工具相比，激光焊接頭幾乎不會(huì)產(chǎn)生焊渣和碎屑，焊接過程中不需要添加粘合劑，因此整個(gè)焊接工作可以在潔凈室內(nèi)完成。激光焊接頭極大地促進(jìn)了醫(yī)療器械的發(fā)展，例如有源植入式醫(yī)療器械的外殼封裝，心臟支架的不透射線標(biāo)記，耳垢保護(hù)器，球囊導(dǎo)管等等離不開激光焊接頭的使用。

一、塑料激光焊接頭焊接原理

激光焊接是使用高能量密度激光頭光束作為熱源的焊接方法。換句話說，激光頭的激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)擴(kuò)散到工件中，熔化工件并形成特定的熔池。如下圖所示，激光頭光束穿過上部透明材料，然后被下部材料吸收。在激光能量被吸收后，它被轉(zhuǎn)換成熱能。當(dāng)將兩種材料壓在一起時(shí)，熱能從吸收層傳導(dǎo)到透明層，熔化并粘合兩種材料。

塑料激光傳輸焊接原理

同時(shí)，由于材料本身的熱膨脹和膨脹而產(chǎn)生內(nèi)部壓力，并且內(nèi)部壓力和外部壓力的組合作用確保了兩個(gè)部件的牢固焊接。以上兩個(gè)圖直觀地說明了塑料激光焊接頭焊接的原理和過程。

可見激光頭光束能量必須被塑料吸收才能達(dá)到良好的焊接效果，因此塑料激光焊接頭焊接一般采用半導(dǎo)體激光器。此外，并非所有塑料都可以激光焊接頭焊接。塑料可分為熱固性和熱塑性。熱固性塑料不具有重復(fù)的可成形性并且不能焊接。熱固性塑料在再加熱后熔化（即它們可以使用加熱和冷卻可逆地改變），這是所謂的物理變化，因此具有可焊性。

二、塑料激光焊接頭焊接工藝

1.波長(zhǎng)激光

二極管激光器或半導(dǎo)體激光器通常用于塑料焊接工藝中。光束位于波長(zhǎng)為400~1,100μm的近紅外區(qū)域，可以通過光纖傳輸。該范圍內(nèi)的激光頭光束可被大多數(shù)塑料吸收。二極管激光焊接頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，激光器可以達(dá)到更高的功率水平。激光波長(zhǎng)可根據(jù)特殊要求設(shè)計(jì)。半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)為808~980μm。半導(dǎo)體激光器具有投資成本低，體積小，效率高的優(yōu)點(diǎn)。

2.塑料材料

熱塑性塑料包括無(wú)定形塑料和半結(jié)晶塑料?？梢约す夂附拥乃芰隙际菬崴苄运芰稀＠碚撋?，所有熱塑性塑料都可以激光焊接。

塑料激光焊接技術(shù)對(duì)焊接塑料的要求如下：熱影響區(qū)的材料需要良好的激光吸收;不屬于熱影響區(qū)的材料需要良好的光波傳輸，特別是在焊接兩個(gè)薄塑料部件時(shí)。通常，這可以通過在熱影響區(qū)中向塑料中添加吸收劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.吸收劑

吸收劑的應(yīng)用是塑料激光焊接頭焊接中非常重要的過程。塑料激光焊接頭焊接的本質(zhì)是在熱影響區(qū)熔化待焊接的塑料，然后將其冷卻，自然地實(shí)現(xiàn)塑料部件的連接。熔化塑料需要塑料部件吸收足夠的激光頭能量。

一般來(lái)說，理想的吸收劑是炭黑，它可以吸收幾乎所有紅外波長(zhǎng)的激光能量，從而大大提高塑料的吸熱效果，更快地熔化熱影響區(qū)域的材料，達(dá)到更好的效果。一些其他顏色的染料也可以具有吸收光波的相同效果。

有一種方法:可以添加吸收劑。首先，吸收劑直接滲透到待焊接的材料中，因此滲透有吸收劑的塑料部件應(yīng)放置在下方，而未被吸收劑滲透的塑料部件應(yīng)置于上方以允許激光波通過。

第二種方法：將吸收劑滲透到待焊接的塑料部件的表面中，使得僅滲透有吸收劑的塑料的一部分將成為熱影響區(qū)并被熔化。

第三種方法：在兩個(gè)待焊接的塑料部件的接觸處噴涂或印刷吸收劑。

4個(gè)其他參數(shù)

與金屬焊接不同，塑料激光焊接頭焊接不需要盡可能多的激光頭功率。焊接激光頭功率越高，塑料部件上的熱作用區(qū)域越大越深，這將導(dǎo)致材料過熱，變形甚至損壞。應(yīng)根據(jù)所需的熔化深度選擇激光頭功率。

塑料激光焊接頭焊接速度相對(duì)較快。一般來(lái)說，1mm厚焊縫的焊接速度可達(dá)20m / min。然而，高功率CO2激光器可用于以750m / min的最大速度焊接塑料薄膜。

三、在醫(yī)療器械中的應(yīng)用

隨著塑料材料在醫(yī)療器械領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，新的塑料生產(chǎn)和加工技術(shù)相繼出現(xiàn)。作為其中之一，激光焊接頭焊接由于其無(wú)污染，無(wú)接觸和無(wú)縫連接的優(yōu)點(diǎn)而在該行業(yè)中引起了廣泛關(guān)注。

四、耳垢保護(hù)器

助聽器變得越來(lái)越小，從而為用戶提供更小，更舒適和隱形的助聽器。今天典型的ITE助聽器只有小指尖的大小。然而，所有助聽器都面臨一個(gè)大問題：耳道中產(chǎn)生的耳垢（也稱為耳垢）會(huì)污染聲音輸出區(qū)域。為了確保助聽器能夠執(zhí)行其可靠的功能，必須在其聲音輸出位置提供保護(hù)措施。

在WSX新型“智能保護(hù)裝置”的耳垢保護(hù)中，一個(gè)非常薄的高彈性隔膜焊接在一個(gè)微小的墊圈上，可有效防止耳垢進(jìn)入助聽器。這種焊接技術(shù)是由瑞士萊頓技術(shù)公司開發(fā)的激光掩模焊接技術(shù)，這使得這種高精度連接技術(shù)成為可能。整個(gè)耳垢保護(hù)器的尺寸僅為幾毫米，并且隔膜需要焊接到尺寸約為3mm的墊圈，該墊圈由熱塑性材料制成。

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