Page 45 - 《橡塑技术与装备》2019年8期（4月下半月塑料）
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综述与专论 杨卫民 等·激光加工技术在塑料成型加工中的应用研究进展
运行成本较高，主要在于设备的投资、运行和维护， 通过使用衍射器件将激光束形成各种形状，再投射到
这也是其普及程度不高的原因之一。秦才宝提出了激 焊接处进行加热，实现不同形状焊缝的焊接 [13~14] 。
光非垂直切割，并进行了研究，可使切割设备成本可
以大大降低，如三轴数控切割 [7] ，未来针对材料的多
样化以及产品的多样化，激光切割也将成为个性化定
制的实现技术之一。
1.2 激光打孔技术
激光打孔是激光与材料之间的热物理过程，高密
度激光束辐照在材料上，使材料瞬间被汽化蒸发形成
空洞，该技术在激光领域应用较早。激光打孔具有打
图 2 激光焊接微流体器件 [10]
孔速度快，效率高、非接触式无工具磨损、深径比高
等优点，广泛应用于汽车制造、电子仪器、航空航天 塑料激光焊接技术是目前焊接技术中研究的热
等领域。应用的激光器主要有二氧化碳激光器、红宝 点，其具有焊接是速度快、环境污染小、设备成本低、
石激光器、钕玻璃激光器和 YAG 激光器等。其中，二 焊接适应性强等优点。但也具有一定挑战，如复杂三
氧化碳激光器效率较高，可较好的应用于非金属塑料 维结构的焊接以及不同高分子材料物性的影响等。
材料，打孔速度快，但其投资设备成本较大，限制了 1.4 激光标记技术
其应用。而红宝石激光器、钕玻璃激光器和 YAG 激光 激光标记是一种新型标记方式，其原理是激光束
器属于固体激光器，其设备维护成本较低。 辐射，使聚合物基体吸收能量转变为热能，从而引发
目前激光广泛用于 PCB 印刷线路板行业，用于高 聚合物发生各种物理化学变化，达到产生标记的效果
[15]
精度小孔的打孔。其中对于聚合物印制电路板，CO 2 。激光标记目前主要应用在标记、产品防伪以及零
激光器广泛用于加工大于 100 μm 的通道孔，紫外激 部件跟踪等方面。其主要优势为非接触式加工、热影
光器主要加工小于 100 μm 的孔。随着越来越多的产 响小、保持原零件精度、标记速度快、污染小等。激
品向着微型化、精密化的方向发展，激光应用领域也 光标记效果与聚合物材料基体及激光器相关，不同塑
将不断拓展 [8] 。 料基体的标记存在一定的差异，主要是在于聚合物对
1.3 激光焊接技术 于激光能量的吸收情况，也在于激光标记添加剂的使
激光焊接是利用高能量激光束作为热源对材料进 用。
行焊接的技术，是激光技术中较为重要的一部分。激 激光标记有浅色基体标记深色、深色基体标记浅
光焊接不仅可以焊接金属材料，也可以焊接塑料高分 色、标记彩色等 [16] 。针对于高分子材料，如聚苯乙烯
子材料，可应用于光学电子领域、元件外壳、塑料生 （PS）、丙 烯腈 - 丁二 烯 - 苯 乙烯 共聚 物（ABS） 等
物芯片、医疗设备、家电汽车行业等 [9] 。激光焊接技 在高温下容易碳化，适合进行深色标记 ；聚甲基丙烯
术主要有轮廓焊接、同步焊接、准同步焊接、掩膜焊接、 酸甲酯（PMMA）、聚甲醛树脂（POM）等在高温下
放射状焊接、衍射焊接等。 容易分解成小分子不易碳化，适合浅色标记 ；而聚酰
国外关于塑料的激光焊接技术研究起步较早，并 胺（PA）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等既可以进
已达到了一定的程度，其中，CHEN 等 [10] 利用掩膜和 行深色标记也可进行浅色标记 [17~18] 。对于标记彩色，
自动对准功能的二极管激光器，实现了塑料微流体器 可以从塑料基体改性出发，添加添加剂，利用激光能
件的焊接，如图 2 ； JANSSON 等 [11] 研究了准同步焊 量反应降解，从而使颜色发生变化，如日本大科能树
接技术中工艺参数焊接速度、焊接路径圈数和激光强 脂公司发明的叠层体 [19] 。
度对于焊接强度以及焊缝质量的影响 ；瑞士莱斯特公
司 [12] 采用掩膜焊接方法及其激光装置，研究了焊接塑 2 激光在新兴技术中的应用
料工件或塑料与其它材料的激光焊接方法与装置。美 2.1 选择性激光烧结成型
国俄亥俄州立大学学者 GREWELL 提出用衍射光进行 选择性激光烧结（SLS）作为一种激光 3D 方式，
塑料焊接，并对衍射光焊接塑料进行了深入的研究， 近年来作为新兴成型方式得以广泛普及与推广，其采
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