Page 44 - 《橡塑技术与装备》2019年8期（4月下半月塑料）

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT ( PLASTICS)

激光加工技术在塑料成型加工中的

应用研究进展

高晓东，李好义，陈明军
（北京化工大学机电工程学院，北京 100029)

摘要 ： 激光技术作为一种高能物理加工手段，具有加热速度快、热量集中以及可操作性强等优势，在塑料加工成型领域被广
泛应用。本文总结了激光技术在传统塑料焊接机切割中的应用进展，并综述了激光技术在塑料加工新原理、新方法及新装备中的
应用。特别分析了激光技术，在提升塑料加工效率、加工质量以及独特加工场合等的先进性。未来进一步强化激光技术和塑料加
工技术参数耦合，有望实现更多的塑料加工新途径，实现更多的工业化塑料加工新产业。
关键词 ： 塑料 ；激光技术 ；成型制造 ；先进技术
中图分类号 ： TQ320.66 文章编号 ： 1009-797X(2019)08-0026-07
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.08.004

激光为 20 世纪以来重要的发明之一，其相关研究 型分析了多种聚合物的激光切割质量、表面粗糙度及
及技术得以巨大发展，并与其他学科相互交叉，其应 精度，指出不同塑料激光切割的工艺参数不同。这表
用领域不断扩大，如传统加工行业、精密制造、航空 明塑料的激光切割对材料属性的依赖与限制，由此引
航天等 [1] 。激光具有能量密度大、定位准确、可控性 出的温度场、梯度场及应力场分布对切缝宽度、切口
强、速度快、无噪音等优点，采用非接触式高精度加工， 挂渣、热影响区和翘曲变形的影响也成为诸多学者及
因此为传统材料加工成型技术带来诸多变革 [2] 。 企业研究的热点 [3] 。而对于碳纤维复合材料，章辰等 [5]
塑料作为高分子聚合物材料，作为一种新型材料， 介绍了激光切割碳纤维增强塑料复合材料表面质量的
是与钢材、水泥、木材并驾齐驱的基础材料。目前塑 特点、含量及其影响因素及研究进展。蒋翼等 [6] 研究
料市场份额大、应用领域不断扩展，其加工成型方法 了 100 W 皮秒激光技术对碳纤维复合材料的切割工
也在不断创新进步。 艺，如图 1，研究了平均功率、脉冲重复频率、扫描
将激光技术应用到塑料行业，对塑料进行成型、 速度和重复次数对热影响区和扫描深度的影响，促进
微加工、表面处理、改性等，能够实现传统加工技术 了碳纤维复合材料激光切割的工业应用。
难以完成的工作。激光在塑料行业中的应用主要包括
激光减材制造技术、激光焊接技术、激光增材制造技
术、激光标记技术以及先进制造技术等。

1 激光在传统行业中的应用
1.1 激光切割技术
激光切割是利用激光的高能密度激光束对材料进
行快速精确切割的先进制造技术，其原理是高能激光 图 1 皮秒激光切割系统 [6]
束使激光辐照区的材料迅速熔化、汽化或者分解，形
激光切割采用非接触式、高精度可控加工，但其
成切缝，使材料分割为两部分 [3] 。从切割原理上来说，
激光切割可应用于任何热塑性塑料。但由于高分子材
作者简介 ：高晓东（1991-）， 男，北京化工大学在读博士，
料的特殊性，其切割后如何保证表面质量及精度是目
主要从事高分子复合材料成型及先进制造方面的研究。
前面临的主要问题。I.A. Choudhury 等 [4] 建立响应模 收稿日期 ：2018-08-29

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