一種利用激光焊接塑料件的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用激光焊接塑料件的方法，包括如下步驟：1）、采用計(jì)算機(jī)控制專用板卡，輸出一定頻率、波長為800～1064nm的近紅外線激光；焦點(diǎn)偏離的距離為60～90mm，光斑直徑為4～5mm；2）、把待焊接的兩件塑料部件夾緊在一起，讓近紅外線激光以偏離焦點(diǎn)的方式透射過第一個(gè)部件，然后被第二個(gè)部件吸收，所吸收的近紅外線激光化為熱能，將兩個(gè)部件的接觸表面熔化，形成焊接區(qū)。本發(fā)明的激光焊接方法可用于焊接大型焊接區(qū)域并可縮短焊接時(shí)間。
【專利說明】一種利用激光焊接塑料件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用激光焊接塑料件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]焊接是借助熱能或振動(dòng)能源，使材料表面軟化而結(jié)合一起的方法。焊接品在形狀的設(shè)計(jì)方面有某種程度的限制，盡管不使用粘合劑，但卻可得到比較好的焊接強(qiáng)度。焊接的方法可按所采用的軟化方式分為以下幾種:熱板焊接，由熱板產(chǎn)生的熱量軟化接合表面的加壓焊接方法；振動(dòng)焊接，由摩擦產(chǎn)生的熱量軟化接合表面的加壓焊接方法；超聲波焊接，在超聲頻率下由分子間機(jī)械振動(dòng)動(dòng)能產(chǎn)生的熱軟化接合表面的加壓焊接方法；高頻焊接，由高頻電場產(chǎn)生的熱量軟化接合表面的加壓焊接方法。
[0003]傳統(tǒng)的塑料焊接是采用加熱的方式實(shí)現(xiàn)，熱影響區(qū)大，表面會(huì)有變形，從而影響外觀。而且焊接制品的振動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力很大，這意味著制品或者裝置內(nèi)部組件的老化速度很快，大大縮短了產(chǎn)品的使用壽命。而作為激光焊接方法在塑料的焊接中其可以使用連續(xù)搭焊或掃描型焊接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種快速且高質(zhì)量的用于塑料的件激光焊接方法，本發(fā)明的激光焊接方法可用于焊接大型焊接區(qū)域并可縮短焊接時(shí)間。
[0005]本發(fā)明一種利用激光焊接塑料件的方法，包括如下步驟:
[0006]I)、采用計(jì)算機(jī)控制專用板卡，輸出一定頻率、波長為800?1064nm的近紅外線激光；焦點(diǎn)偏離的距離為60?90mm,光斑直徑為4?5mm ；
[0007]2)、把待焊接的兩件塑料部件夾緊在一起，讓近紅外線激光以偏離焦點(diǎn)的方式透射過第一個(gè)部件，然后被第二個(gè)部件吸收，所吸收的近紅外線激光化為熱能，將兩個(gè)部件的接觸表面熔化，形成焊接區(qū)。
[0008]上述的焊接機(jī)為半導(dǎo)體激光焊接機(jī)、光纖激光焊接機(jī)或端泵激光焊接機(jī)。
[0009]上述的焊接工藝參數(shù)如下:電流為150?180 A，脈寬為8?10 ms，頻率為2 Hz,速度為2700 mm/s ο
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0011]本發(fā)明的焊接方法能生成精密、牢固和密封(不透氣和不漏水)的焊接，而且樹脂降解少、產(chǎn)生的碎屑少，制品的表面能夠在焊縫周圍嚴(yán)密地連接在一起；焊接方法易于控制，具有良好的適應(yīng)性，可焊接尺寸小或外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件；極大地減小了制品的振動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力，比采用其它連接方式所產(chǎn)生的振動(dòng)應(yīng)力和熱應(yīng)力小得多；能夠?qū)⒃S多種類不同的材料焊接在一起；由于偏離焦距焊接，焊接光斑大，只需要很低的頻率就可以實(shí)現(xiàn)高速焊接，是一般塑料焊接效率的三倍。
【具體實(shí)施方式】[0012]一種利用激光焊接塑料件的方法，包括如下步驟:1)、采用計(jì)算機(jī)控制專用板卡，輸出一定頻率、波長為800?1064nm的近紅外線激光；焦點(diǎn)偏離的距離為60?90mm，光斑直徑為4?5_ ;2)、把待焊接的兩件塑料部件夾緊在一起，讓近紅外線激光以偏離焦點(diǎn)的方式透射過第一個(gè)部件，然后被第二個(gè)部件吸收，所吸收的近紅外線激光化為熱能，將兩個(gè)部件的接觸表面熔化，形成焊接區(qū)。工作原理為:激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)聚焦透鏡投射到兩塊塑料上，穿過透明塑料后在非透明塑料上形成光斑，最終聚焦在焦平面上。由于焊接機(jī)激光發(fā)散角度小，光學(xué)模式好將，通常在焦點(diǎn)位置打標(biāo)時(shí)其光斑大小0.06_，這樣對精密塑料焊接提供了可行性依據(jù)，打標(biāo)是高速振鏡擺動(dòng)完成光學(xué)坐標(biāo)點(diǎn)位置的定位標(biāo)刻，當(dāng)采用塑料元件作為打標(biāo)元件時(shí)，由于塑料對激光波長的吸收，這樣在激光掃描的線條上會(huì)產(chǎn)生加工熱熔痕跡，利用這一特性，利用打標(biāo)的原理完成打標(biāo)的軌跡實(shí)現(xiàn)塑料焊接的功能。
[0013]接焦距的選擇，通常焊接工件時(shí)處在激光偏離焦點(diǎn)4mm內(nèi)，長距離的偏焦是用在焊接成型后起到整平美觀的作用。但如果偏離焦點(diǎn)30?50mm的位置上進(jìn)行塑料焊接時(shí)，就能達(dá)到塑料焊接的牢固。用該設(shè)備焊接塑料時(shí)必須離焦焊，原因是正焦點(diǎn)焊接時(shí)由于功率密度高，塑料對激光波長的吸收一般在810?980nm，而采用1064nm波長時(shí)，塑料對激光的吸收就不是很好，這樣在正焦點(diǎn)焊接時(shí)很容易將塑料的上表面燒傷，達(dá)不到焊接要求，試驗(yàn)證明在焦點(diǎn)位置偏移不遠(yuǎn)的位置上進(jìn)行焊接，其上表面透明塑料會(huì)有嚴(yán)重的燒傷，而且會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的打孔點(diǎn)。
[0014]幾乎所有的熱塑性塑料和熱塑性彈性體都可以使用本發(fā)明的激光焊接技術(shù)，常用的焊接材料有PP、PS、PC、ABS、聚酰胺、聚甲醛等，而其它的一些工程塑料如聚苯硫醚PPS和液晶聚合物等，由于其具有較低的激光透過率而不太適合使用激光焊接技術(shù)，因此常常在底層材料上加入炭黑，以便使其能吸收足夠能量，從而滿足激光透射焊接的要求。
[0015]上述實(shí)施例僅說明本發(fā)明的原理及其功效，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用激光焊接塑料件的方法，其特征在于包括如下步驟: 1)、采用計(jì)算機(jī)控制專用板卡，輸出一定頻率、波長為800?1064nm的近紅外線激光；焦點(diǎn)偏離的距離為60?90mm,光斑直徑為4?5mm ； 2)、把待焊接的兩件塑料部件夾緊在一起，讓近紅外線激光以偏離焦點(diǎn)的方式透射過第一個(gè)部件，然后被第二個(gè)部件吸收，所吸收的近紅外線激光化為熱能，將兩個(gè)部件的接觸表面熔化，形成焊接區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用激光焊接塑料的方法，其特征在于:所述的焊接機(jī)為半導(dǎo)體激光焊接機(jī)、光纖激光焊接機(jī)或端泵激光焊接機(jī)；所述的焊接工藝參數(shù)如下:電流為150?180 A，脈寬為8?10 ms，頻率為2 Hz，速度為2700 mm/s。
【文檔編號】B29C65/16GK103817926SQ201210465744
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月17日
【發(fā)明者】李正祥, 華文榮, 吳在華, 張永剛 申請人:安徽藍(lán)德集團(tuán)股份有限公司