激光焊接機在塑料產品上的應用
激光焊接機因其局部加熱、精密加工、非接觸性加熱等優點被越來越廣泛地應用在醫療器械的各個領域。
yuqitachangyongdehanjiejishuxiangbi，jiguanghanjiejishujihubuchanshenghanzhahesuixie，erqiehanjieguochengzhongbuxuyaotianjiarenhezhanheji，yinerkezaijiejingshizhongwanchengzhenggehanjiegongzuo。jiguanghanjiejishudadadicujinleyiliaoqixiedefazhan，biruyouyuanzhirushiyiliaoqixiedewaikefengzhuang、心髒支架的不透射線標記、耳垢防護器、球囊導管等均離不開激光焊接的使用。
塑料激光焊接機原理
jiguanghanjieshiliyonggaonengliangmidudejiguangshuzuoweireyuandeyizhonghanjiefangfa，jijiguangfushejiaregongjianbiaomian，biaomianreliangtongguorechuandaoxiangneibukuosan，shigongjianronghua，xingchengtedingderongchi。ruxiatusuoshi，jiguangshutongguoshangcengtouguangcailiao，ranhoubeixiacengcailiaoxishou，jiguangnengliangbeixishouhouzhuanhuanweireneng，youyuliangcengcailiaobeiyazaiyiqi，renengcongxishoucengchuandaodaotouguangcengshang，shideliangcengcailiaoronghuabingjiehe。
塑料激光透射焊接原理
同(tong)時(shi)由(you)於(yu)材(cai)料(liao)本(ben)身(shen)的(de)熱(re)膨(peng)脹(zhang)擴(kuo)張(zhang)產(chan)生(sheng)內(nei)部(bu)壓(ya)力(li)，內(nei)部(bu)壓(ya)力(li)與(yu)外(wai)部(bu)壓(ya)力(li)共(gong)同(tong)作(zuo)用(yong)確(que)保(bao)了(le)兩(liang)部(bu)分(fen)的(de)堅(jian)固(gu)焊(han)接(jie)。以(yi)上(shang)兩(liang)圖(tu)直(zhi)觀(guan)地(di)說(shuo)明(ming)了(le)塑(su)料(liao)激(ji)光(guang)焊(han)接(jie)的(de)原(yuan)理(li)與(yu)過(guo)程(cheng)。
kejianjiguangguangshudenengliangbixubeisuliaoxishou，cainengdadaolianghaohanjiexiaoguo，yincisuliaojiguanghanjieyibancaiyongbandaotijiguang。lingwai，bingbushisuoyousuliaodounengyongjiguanghanjiehanjie。suliaokequfenweireguxingyuresuxinglianglei。qizhongreguxingsuliaobujuyouzhongfuchengxingxing，yebunenghanjie，erresuxingsuliaozaijiarehouyouhuironghua(即可運用加熱及冷卻，使其產生可逆變化)，是所謂的物理變化，因此具有可焊接性。
塑料激光焊接工藝
(1)激光的波長
塑料焊接過程中常用的是二極管激光器或半導體激光器。光束處於近紅外區域，並且光束波長在400～1,100μm，keyitongguoguangxianchuanshu，zaizhegefanweineidejiguangshukeyibeidaduoshudesuliaosuoxishou。erjiguanjiguanghanjiexitongjincou，bingqiejiguangqihaikeyidadaogenggaojibiedegonglv。jiguangdebochangkeyigenjuteshuyaoqiulaisheji。bandaotijiguangqidebochangyibanshi808～980μm。半導體激光器投資成本小，體積小，效率高。
(2)塑料材料
熱塑性塑料包含無定形塑料和半晶性塑料。能夠被激光焊接的塑料均屬於熱塑性塑料。理論上，所有熱塑性塑料都能夠被激光焊接。
塑料激光焊接技術對被焊接塑料的要求為：在熱作用區內的材料，要求對激光光波的吸收性好;不bu屬shu於yu熱re作zuo用yong區qu部bu分fen的de材cai料liao，則ze要yao求qiu對dui光guang波bo的de透tou過guo性xing好hao，尤you其qi在zai對dui兩liang件jian薄bo塑su料liao件jian進jin行xing疊die焊han時shi更geng是shi如ru此ci。一yi般ban向xiang熱re作zuo用yong區qu塑su料liao中zhong添tian加jia吸xi收shou劑ji可ke以yi達da到dao目mu的de。
(3)吸收劑
吸(xi)收(shou)劑(ji)的(de)應(ying)用(yong)是(shi)塑(su)料(liao)激(ji)光(guang)焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)中(zhong)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)工(gong)藝(yi)。塑(su)料(liao)激(ji)光(guang)焊(han)接(jie)的(de)本(ben)質(zhi)是(shi)將(jiang)熱(re)作(zuo)用(yong)區(qu)的(de)待(dai)焊(han)接(jie)塑(su)料(liao)融(rong)化(hua)，隨(sui)後(hou)冷(leng)卻(que)自(zi)然(ran)實(shi)現(xian)塑(su)料(liao)件(jian)的(de)接(jie)合(he)。讓(rang)塑(su)料(liao)融(rong)化(hua)需(xu)要(yao)使(shi)塑(su)料(liao)件(jian)吸(xi)收(shou)足(zu)夠(gou)的(de)激(ji)光(guang)能(neng)量(liang)。
通tong常chang理li想xiang的de吸xi收shou劑ji是shi碳tan黑hei，碳tan黑hei能neng夠gou將jiang紅hong外wai波bo長chang的de激ji光guang能neng量liang基ji本ben全quan部bu吸xi收shou，從cong而er大da大da提ti高gao塑su料liao的de熱re吸xi收shou效xiao果guo，使shi得de熱re作zuo用yong區qu的de材cai料liao融rong化hua得de更geng快kuai、效果更好。一些其他顏色的染料，也能夠起到相同的吸收光波的效果。
添加吸收劑的方法有三種：
一yi是shi直zhi接jie向xiang待dai焊han接jie材cai料liao中zhong滲shen入ru吸xi收shou劑ji，這zhe樣yang應ying該gai將jiang滲shen過guo吸xi收shou劑ji的de塑su料liao件jian放fang在zai下xia麵mian，而er把ba沒mei有you滲shen吸xi收shou劑ji的de塑su料liao件jian放fang在zai上shang麵mian，讓rang激ji光guang光guang波bo通tong過guo;
二是向塑料件待焊接的表麵滲吸收劑，這樣隻有被滲透了吸收劑的一部分塑料將成為熱作用區而被融化;
三是在兩塊待焊接塑料件的接觸處噴塗上或者印刷上吸收劑。
(4)其他參數
與金屬焊接不同，塑料激光焊接需要的激光功率並不是越大越好。焊接激光功率越大，塑料件上的熱作用區就越大、越深，將導致材料過熱、變形、甚至損壞。應該根據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。
在醫療器械領域中的應用
隨著塑料材料在醫療器械領域廣泛應用，新型的塑料生產及加工工藝也層出不窮，激光焊接作為其中的一種，因其無汙染、非接觸性、無縫連接等優點受到該行業的廣泛關注。
助聽器越來越趨於小型化，從而為用戶提供更小、更舒適、肉眼不可見的助聽器。當今典型的ITE助聽器隻有小指尖那樣大小。但是所有助聽器都麵臨著一個大問題：耳道內產生的耳蠟(也稱耳垢)對聲音輸出區域造成汙染。為了保證助聽器可以發揮其可靠功能，有必要在其聲音輸出的位置提供防護措施。
Phonak新型“智能護衛”deergoufanghuzhong，caiyongdefangfashizaiweixiaodedianquanshanghanjieleyizhongjibodejuyougaodanxingdegemo，tanengyouxiaodigeduanergoujinruzhutingqi，cileihanjiejishushiruishilaidankejigongsikaifadejiguangyanmohanjiegongyishizheyigaojingdudelianjiegongyichengweikeneng。zhenggeergoufanghuqidedaxiaozhiyoujigehaomi，xuyaojiangyigegemohanjiedaoyigedayue3mm大小的墊圈上，墊圈采用熱塑材料製成。
分析儀器通常配備有設計為一次性使用的特定部件。為盡可能降低成本，這些部件多數為塑料製品。
圖tu中zhong的de部bu件jian在zai中zhong國guo研yan發fa，用yong於yu血xue液ye分fen析xi。此ci處chu將jiang選xuan用yong輪lun廓kuo焊han接jie工gong藝yi。因yin為wei兩liang個ge部bu件jian均jun為wei透tou明ming設she計ji，所suo以yi對dui焊han接jie工gong藝yi有you著zhe特te殊shu要yao求qiu。為wei能neng吸xi收shou激ji光guang射she束shu，接jie合he兩liang個ge不bu同tong部bu件jian時shi一yi般ban情qing況kuang下xia必bi須xu將jiang透tou明ming部bu件jian放fang在zai上shang方fang，位wei於yu下xia方fang的de部bu件jian具ju備bei吸xi收shou能neng力li。此ci處chu的de兩liang個ge接jie合he部bu件jian-外殼和罩蓋-均為透明。因此在實際的焊接過程開始之前，作為激光束吸收器置於兩個部件的焊縫上。
球(qiu)囊(nang)導(dao)管(guan)激(ji)光(guang)焊(han)接(jie)是(shi)使(shi)用(yong)激(ji)光(guang)作(zuo)為(wei)能(neng)量(liang)來(lai)源(yuan)的(de)紅(hong)外(wai)線(xian)焊(han)接(jie)，可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)激(ji)光(guang)束(shu)直(zhi)接(jie)射(she)到(dao)吸(xi)收(shou)激(ji)光(guang)的(de)塑(su)料(liao)表(biao)麵(mian)，使(shi)塑(su)料(liao)熔(rong)化(hua)實(shi)現(xian)焊(han)接(jie)。先(xian)進(jin)的(de)激(ji)光(guang)焊(han)接(jie)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)球(qiu)囊(nang)頭(tou)端(duan)和(he)管(guan)體(ti)的(de)無(wu)縫(feng)連(lian)接(jie)，使(shi)球(qiu)囊(nang)導(dao)管(guan)在(zai)彎(wan)曲(qu)而(er)狹(xia)窄(zhai)的(de)病(bing)變(bian)血(xue)管(guan)中(zhong)推(tui)進(jin)時(shi)暢(chang)通(tong)無(wu)阻(zu)，對(dui)血(xue)管(guan)的(de)損(sun)傷(shang)降(jiang)至(zhi)最(zui)小(xiao)，操(cao)作(zuo)過(guo)程(cheng)更(geng)加(jia)安(an)全(quan)。激(ji)光(guang)焊(han)接(jie)技(ji)術(shu)的(de)引(yin)進(jin)有(you)利(li)於(yu)進(jin)一(yi)步(bu)縮(suo)小(xiao)球(qiu)囊(nang)擴(kuo)張(zhang)導(dao)管(guan)尖(jian)端(duan)外(wai)徑(jing)。
與金屬焊接不同的是塑料激光焊接需要的激光功率要小。焊接激光功率越大，塑料件上的熱作用區就越大、越深，將導致材料過熱、變形、甚至損壞，由此應該根據需要融化的深度合理選擇激光功率。
“給藥係統”或藥品配料係統可幫助患者持續用藥。其越來越小巧的結構更加便於攜帶。例如Rowe Pump 泵是一台純物理驅動的泵，可設置不同的泵送劑量。其組件必須承受高達 4 bar 的內部壓力。由於直接用於患者，因此衛生方麵要求極高，而且集成的微通道直徑位於 >10 μm 區域，焊縫必須絕對完全無顆粒。借助激光焊接技術可滿足這些要求。
借助掩模焊接原理可精確穩固地焊接微流控部件。通道幾何形狀會保持原樣，避免熔化物流入僅200 µm 的狹窄通道中。
展 望
塑su料liao激ji光guang焊han接jie工gong藝yi在zai醫yi療liao器qi械xie上shang的de使shi用yong遠yuan不bu止zhi上shang述shu幾ji種zhong，塑su料liao激ji光guang焊han接jie工gong藝yi正zheng被bei越yue來lai越yue多duo的de醫yi療liao器qi械xie廠chang家jia采cai用yong，它ta的de應ying用yong前qian景jing將jiang非fei常chang光guang明ming。
然而欲使焊接效果達到滿意的程度，還需要對焊接功率、焊接速度、焊han接jie頻pin率lv等deng參can數shu不bu斷duan的de調tiao試shi和he實shi驗yan。當dang前qian除chu了le激ji光guang焊han接jie技ji術shu被bei應ying用yong於yu醫yi療liao設she備bei的de生sheng產chan，有you許xu多duo其qi他ta創chuang新xin的de激ji光guang加jia工gong技ji術shu在zai醫yi療liao設she備bei的de製zhi造zao中zhong也ye有you很hen大da的de潛qian力li，比bi如ru激ji光guang表biao麵mian改gai性xing、激光切割、激光鑽孔和激光微加工等。相信好好研究和借鑒使用這些先進的激光加工技術，會設計出更多高質量、高要求的醫療設備。