一种用于塑件的激光透射焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种用于塑件的激光透射焊接方法，所述为光学透明热塑性塑件，其包括如下步骤：在第二塑件的待焊接部位上直接放置金属吸收剂，或在第二塑件的待焊接部位上开槽后将金属吸收剂放置于槽内；将第一塑件的待焊接部位压住金属吸收剂后搭接在第二塑件的待焊接部位上，并用夹具将第一塑件、第二塑件夹紧；激光器产生的激光光束对第一塑件的待焊接部位进行一次或多次辐射，所述激光光束穿过第一塑件并对准金属吸收剂，在激光光束能量的作用下金属吸收剂附近的塑料熔化，所述第一塑件与第二塑件之间的缝隙熔合，从而将第一塑件与第二塑件焊接起来。本发明专利技术能够有效的保持焊接的美观性，提高焊接质量和效率，同时，还能避免塑件烧焦。

A laser transmission welding method for plastic parts

【技术实现步骤摘要】
一种用于塑件的激光透射焊接方法
本专利技术涉及激光焊接
，尤其涉及的是一种用于塑件的激光透射焊接方法。
技术介绍
塑料产品通常由两个或两个以上部件组合而成，将这些部件组装在一起，常用到机械固定、粘合剂连接、热焊接等三种方式。机械固定、粘合剂连接加工程序较为复杂，同时可能产生对人类身体健康有潜在威胁的杂质，在一些诸如医疗、食品行业中是不允许的。摩擦焊（超声焊、振动焊、旋转焊等）、电熔焊、热板焊等多种无须添加外来物质的热焊接是这些领域中塑料产品常用的连接方法，但摩擦焊、电熔焊和热板焊等方法的加工精度较为粗糙，一般适用于低精度的焊接场合。激光焊接作为相对新的焊接技术，具有诸多的优势：（1）非接触式焊接；（2）光束形状和尺寸可调控，可减小热影响区和焊缝宽度，减少热应力；（3）焊接速度快及效率高；（4）焊缝强度高、无残渣、具有良好外观等。因此激光焊接技术不仅能够满足高精密加工要求，而且能够保证高强度连接要求。随着激光器成本的下降，激光焊接技术逐渐应用于塑料焊接的领域中。目前市场上的塑料激光焊接设备大都是将波长≤1200nm的近红外激光作为光源，而绝大多数光学透明热塑性塑料本身对近红外激光的吸收较弱（10%，1mm厚样品），一般不能直接焊接。所以在当前的塑料激光透射焊接技术中，为提高塑料对激光的吸收率，人们往往在两光学透明塑料中添加光吸收剂。如图1和2所示，图中1表示上层塑料，2表示下层塑料，3表示光吸收剂，4表示激光光束，5表示焊缝，现有技术中的光学透明塑料激光焊接方法有三个步骤：（1）在下层塑料上表面均匀涂覆粉末状或液态的光吸收剂；（2）使用专门夹持装置夹紧两塑料；（3）使用激光光束进行焊接。焊接时，激光光束透射过上层塑料，被下层塑料上表面涂覆的吸收剂的吸收，转化成热量，热量熔化下层塑料，同时通过热传递作用进入上层塑料，熔化上层塑料，于是两层塑料在激光辐射处熔合、冷却，形成焊缝。现有技术中的光学透明塑料激光焊接方法存在明显的缺陷：（1）涂覆的光吸收剂通常为碳黑、树脂、金属氧化物、合金粉末、Clearweld等粉末状或液状物质，这些物理性能不稳定的物质易扩散到焊接区域外，对焊接件造成污染，这在一些高清洁度行业中（比如医疗、食品、精密电子等）是不允许的；（2）一些商业化的特殊吸收剂价格较为昂贵，使用这些吸收剂会造成焊接成本增加；（3）一般涂覆工艺为：用溶剂溶解吸收剂，将混合液搅拌均匀再涂覆于塑料表面，等溶剂蒸发干后再进行焊接。整个涂覆工艺过程较为繁琐，时间较长，导致焊接效率降低；（4）目前涂覆工艺大都为人工涂覆，涂覆质量严重依赖于操作者的技术水平，若技术水平差，则易导致因涂覆不均匀而造成的焊接质量不佳；（5）在界面间的吸收剂会阻碍上下层塑料间的分子扩散和缠结，降低了两塑料的结合力；（6）塑料和吸收剂的导热性很差，若吸收剂涂覆不均匀或激光功率不稳定，则易造成塑料局部因能量过高而瞬间烧焦。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于塑件的激光透射焊接方法，采用金属吸收剂代替染料作为吸收剂，提高其焊接效率和质量。本专利技术的技术方案如下：一种用于塑件的激光透射焊接方法，用于第一塑件与第二塑件之间的激光焊接，所述第一塑件为光学透明热塑性塑件，其包括如下步骤：在第二塑件的待焊接部位上直接放置金属吸收剂，或在第二塑件的待焊接部位上开槽后将金属吸收剂放置于槽内；将第一塑件的待焊接部位压住金属吸收剂后搭接在第二塑件的待焊接部位上，并用夹具将第一塑件、第二塑件夹紧；激光器产生的激光光束对第一塑件的待焊接部位进行一次或多次辐射，所述激光光束穿过第一塑件并对准金属吸收剂，在激光光束能量的作用下金属吸收剂附近的塑料熔化，所述第一塑件与第二塑件之间的缝隙熔合，从而将第一塑件与第二塑件焊接起来。优选地，所述在第二塑件的待焊接部位上直接放置金属吸收剂，或在第二塑件的待焊接部位上开槽后将金属吸收剂放置于槽内之前还包括：用酒精去除第一塑件和第二塑件表面的油渍和污物。优选地，所述金属吸收剂为金属丝、金属膜或金属片。优选地，所述金属丝的宽度为0.2-1.0mm，厚度为0.1-0.5mm。优选地，所述金属膜和金属片都设置成带有若干个通孔的长方形、圆形或其它不规则形状。优选地，所述金属膜和金属片都通过激光切割、化学腐蚀、冲床冲压加工制成。优选地，所述金属吸收剂都由导热性良好的铁、铝、铜或其合金制造而成。优选地，所述第二塑件为热塑性塑料。优选地，所述第一塑件和第二塑件被夹持在两块对激光光束高透且耐高温的石英玻璃板之间，并通过两个带可调气压阀的三杆气缸夹紧。优选地，所述激光器为连续近红外半导体激光器，所述激光光束的直径或宽度大于金属吸收剂的宽度。与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：（1）金属吸收剂的物理性能稳定，不会产生颗粒杂质，不会污染焊接件，保持美观性，可应用于有高清洁度要求的行业；（2）金属吸收剂可为常见的铁、铝或铜等金属及其合金，来源广泛、价格便宜；（3）焊接时，操作者直接将金属吸收剂置于焊接部位即可焊接，操作简单、效率较高；（4）操作者不需要长时间培训即可熟练操作，不存在涂覆不均匀的问题，焊接质量稳定；（5）焊缝内没有外来的颗粒杂质影响分子扩散和缠结，焊接强度高；（6）金属吸收剂导热性良好，若发生激光功率瞬间过高，则金属可及时扩散瞬间过多的热量，起缓冲作用，避免塑料烧焦。附图说明为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术中的塑料焊接的分解图。图2是现有技术中的塑料焊接的结构示意图。图3是本专利技术中的用于塑件的激光透射焊接方法较佳实施例的分解图。图4是本专利技术中的用于塑件的激光透射焊接方法较佳实施例的结构示意图。图5是本专利技术中的用于塑件的激光透射焊接方法又一较佳实施例的分解图。图6是本专利技术中的用于塑件的激光透射焊接方法又一较佳实施例的结构示意图。具体实施方式除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请
的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于塑件的激光透射焊接方法，用于第一塑件与第二塑件之间的激光焊接，所述第一塑件为光学透明热塑性塑件，其特征在于，所述用于塑件的激光透射焊接方法包括如下步骤：/n在第二塑件的待焊接部位上直接放置金属吸收剂，或在第二塑件的待焊接部位上开槽后将金属吸收剂放置于槽内；/n将第一塑件的待焊接部位压住金属吸收剂后搭接在第二塑件的待焊接部位上，并用夹具将第一塑件、第二塑件夹紧；/n激光器产生的激光光束对第一塑件的待焊接部位进行一次或多次辐射，所述激光光束穿过第一塑件并对准金属吸收剂，在激光光束能量的作用下金属吸收剂附近的塑料熔化，所述第一塑件与第二塑件之间的缝隙熔合，从而将第一塑件与第二塑件焊接起来。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于塑件的激光透射焊接方法，用于第一塑件与第二塑件之间的激光焊接，所述第一塑件为光学透明热塑性塑件，其特征在于，所述用于塑件的激光透射焊接方法包括如下步骤：
在第二塑件的待焊接部位上直接放置金属吸收剂，或在第二塑件的待焊接部位上开槽后将金属吸收剂放置于槽内；
将第一塑件的待焊接部位压住金属吸收剂后搭接在第二塑件的待焊接部位上，并用夹具将第一塑件、第二塑件夹紧；
激光器产生的激光光束对第一塑件的待焊接部位进行一次或多次辐射，所述激光光束穿过第一塑件并对准金属吸收剂，在激光光束能量的作用下金属吸收剂附近的塑料熔化，所述第一塑件与第二塑件之间的缝隙熔合，从而将第一塑件与第二塑件焊接起来。


2.根据权利要求1所述的用于塑件的激光透射焊接方法，其特征在于，所述在第二塑件的待焊接部位上直接放置金属吸收剂，或在第二塑件的待焊接部位上开槽后将金属吸收剂放置于槽内之前还包括：
用酒精去除第一塑件和第二塑件表面的油渍和污物。


3.根据权利要求2所述的用于塑件的激光透射焊接方法，其特征在于，所述金属吸收剂为金属丝、金属膜或金属片。


4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳德钦，刘敏秋，阮双琛，吕启涛，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：广东;44