[发明专利]用于激光束塑料焊接的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于激光束塑料焊接的方法，具有以下步骤：在接收区域(2)上设置基本吸收激光辐射的第一模具部件(3)，使用电磁辐射源照射所述第一模具部件(3)，通过检测器(11)检测所述第一模具部件(3)的热量，生成所述第一模具部件(3)的吸收特征，在所述第一模具部件(3)上设置使激光辐射基本透过的第二模具部件(16)，以及使用加工激光器(8)沿着待产生焊缝的轮廓照射上述的两个模具部件(3，16)，使得由加工激光器(8)产生的能量输入由控制器(9)基于所生成的所述第一模具部件(3)的吸收特征来控制。

技术领域

本发明涉及一种激光束塑料焊接方法和相应的装置。

背景技术

在激光束塑料焊接本身已知的情况下，将塑料材料制成的两个模具部件彼此连接。这里，第一模具部件基本吸收激光辐射。第二模具部件基本使激光辐射透过。由辐射源产生的辐射，特别是激光辐射，穿透第二(上)透过性模具部件并被第一(下部)模具部件吸收，因此使第一(下部)模具部件进入塑化或熔融状态。所述两个模具部件在该状态下通过保持器固定。通过热传导，透明的第二部件也在两个模具部件之间的接触区域处局部塑化或熔化。在保持器产生的压力作用下，两个模具部件之间形成连接。

为了产生高质量的无故障焊接连接，必须精确地对所使用的光束功率进行配量(dose)。焊接工艺可用的能量取决于透明模具部件的透射率。因此，在文献US 7 245 378B2中已经提出了在进行激光焊接工艺之前检测透明模具部件的透射率。

在实践中，基本吸收性模具部件的激光辐射的某些特性会受到波动，从而可能影响焊接连接的质量。其实例是注塑部件的浇口点，其中可能存在玻璃纤维的积聚。进一步的影响因素是例如有色塑料的炭黑含量、相应吸收剂添加剂的含量，或塑料(如聚酰胺)中的吸水量，或调节。还观察到用于注塑成型的塑料粒状材料的不同批次易受到波动。另外，吸收会受到注塑成型过程中温度控制的严重影响。

发明内容

因此，本发明的目的是描述一种用于激光束塑料焊接的方法，即使模具部件所用材料的特性波动，该方法也能够可靠地形成焊接连接。

为了实现该目的，提供了一种用于激光束塑料焊接的方法，其具有以下步骤：

在接收区域上设置基本吸收激光辐射的第一模具部件，

使用电磁辐射源照射所述第一模具部件，

通过检测器检测所述第一模具部件的热量，

生成所述第一模具部件的吸收特征(absorption profile)，

在所述第一模具部件上设置使激光辐射基本透过的第二模具部件，以及

使用加工激光器沿着待产生焊缝的轮廓(contour)照射上述的两个模具部件，使得由加工激光器产生的能量输入由控制器基于所产生的所述第一模具部件的吸收特征来控制。

本发明基于以下发现：通过检测并考虑基本吸收激光辐射的模具部件的吸收行为，可以获得可靠的焊接连接。与检测(上)模具部件的透射的传统方法相比，根据本发明提供的是检测吸收激光辐射的下模具部件的吸收系数。通过检测吸收，可以影响随后的焊接过程，使得引入连接区域的能量足以使下模具部件塑化或局部熔化。另一方面，引入的能量不至于高到导致局部过热和材料损坏的程度。因此，根据本发明，可以以非常合适的方式为焊接过程引入的能量进行配量。

因此，本发明的方法提出了，最初仅将基本吸收激光辐射的第一模具部件布置在接收区域上。然后仅照射该第一模具部件，并通过检测器检测其热量。基于该测量数据生成第一模具部件的吸收特征。然后，将透过性第二部件设置在第一模具部件上并且优选地通过保持器固定，使得两个模具部件通过压缩力保持。然后通过加工激光器实现辐射，其中基于第一模具部件产生的吸收特征来控制能量输入。