[发明专利]一种利用激光焊接塑料件的方法

说明书

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，具体涉及一种利用激光焊接塑料件的方法。

背景技术

焊接是借助热能或振动能源，使材料表面软化而结合一起的方法。焊接品在形状的设计方面有某种程度的限制，尽管不使用粘合剂，但却可得到比较好的焊接强度。焊接的方法可按所采用的软化方式分为以下几种：热板焊接，由热板产生的热量软化接合表面的加压焊接方法；振动焊接，由摩擦产生的热量软化接合表面的加压焊接方法；超声波焊接，在超声频率下由分子间机械振动动能产生的热软化接合表面的加压焊接方法；高频焊接，由高频电场产生的热量软化接合表面的加压焊接方法。

传统的塑料焊接是采用加热的方式实现，热影响区大，表面会有变形，从而影响外观。而且焊接制品的振动应力和热应力很大，这意味着制品或者装置内部组件的老化速度很快，大大缩短了产品的使用寿命。而作为激光焊接方法在塑料的焊接中其可以使用连续搭焊或扫描型焊接。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种快速且高质量的用于塑料的件激光焊接方法，本发明的激光焊接方法可用于焊接大型焊接区域并可缩短焊接时间。

本发明一种利用激光焊接塑料件的方法，包括如下步骤：

1）、采用计算机控制专用板卡，输出一定频率、波长为800～1064nm的近红外线激光；焦点偏离的距离为60～90mm，光斑直径为4～5mm；

2）、把待焊接的两件塑料部件夹紧在一起，让近红外线激光以偏离焦点的方式透射过第一个部件，然后被第二个部件吸收，所吸收的近红外线激光化为热能，将两个部件的接触表面熔化，形成焊接区。

上述的焊接机为半导体激 光焊接机、光纤激光焊接机或端泵激光焊接机。

上述的焊接工艺参数如下：电流为150～180 A，脉宽为8～10 ms，频率为2 Hz，速度为2700 mm/s。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的焊接方法能生成精密、牢固和密封(不透气和不漏水）的焊接，而且树脂降解少、产生的碎屑少，制品的表面能够在焊缝周围严密地连接在一起；焊接方法易于控制，具有良好的适应性，可焊接尺寸小或外形结构复杂的工件；极大地减小了制品的振动应力和热应力，比采用其它连接方式所产生的振动应力和热应力小得多；能够将许多种类不同的材料焊接在一起；由于偏离焦距焊接，焊接光斑大，只需要很低的频率就可以实现高速焊接，是一般塑料焊接效率的三倍。

具体实施方式

一种利用激光焊接塑料件的方法，包括如下步骤：1）、采用计算机控制专用板卡，输出一定频率、波长为800～1064nm的近红外线激光；焦点偏离的距离为60～90mm，光斑直径为4～5mm；2）、把待焊接的两件塑料部件夹紧在一起，让近红外线激光以偏离焦点的方式透射过第一个部件，然后被第二个部件吸收，所吸收的近红外线激光化为热能，将两个部件的接触表面熔化，形成焊接区。工作原理为：激光器产生的激光经聚焦透镜投射到两块塑料上，穿过透明塑料后在非透明塑料上形成光斑，最终聚焦在焦平面上。由于焊接机激光发散角度小，光学模式好将，通常在焦点位置打标时其光斑大小0.06mm，这样对精密塑料焊接提供了可行性依据，打标是高速振镜摆动完成光学坐标点位置的定位标刻，当采用塑料元件作为打标元件时，由于塑料对激光波长的吸收，这样在激光扫描的线条上会产生加工热熔痕迹，利用这一特性，利用打标的原理完成打标的轨迹实 现塑料焊接的功能。   

接焦距的选择，通常焊接工件时处在激光偏离焦点4mm内，长距离的偏焦是用在焊接成型后起到整平美观的作用。但如果偏离焦点30～50mm的位置上进行塑料焊接时，就能达到塑料焊接的牢固。用该设备焊接塑料时必须离焦焊，原因是正焦点焊接时由于功率密度高，塑料对激光波长的吸收一般在810～980nm，而采用1064nm波长时，塑料对激光的吸收就不是很好，这样在正焦点焊接时很容易将塑料的上表面烧伤，达不到焊接要求，试验证明在焦点位置偏移不远的位置上进行焊接，其上表面透明塑料会有严重的烧伤，而且 会出现不规则的打孔点。

几乎所有的热塑性塑料和热塑性弹性体都可以使用本发明的激光焊接技术，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，由于其具有较低的激光透过率而不太适合使用激光焊接技术，因此常常在底层材料上加入炭黑，以便使其能吸收足够能量，从而满足激光透射焊接的要求。

上述实施例仅说明本发明的原理及其功效，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，都属于本发明的保护范围。