CN107471657A - 一种热塑性塑料的激光非透射焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热塑性塑料的激光非透射焊接方法，包括步骤：将两个待焊接的上塑料模块、下塑料模块定位；通过压力将上塑料模块、下塑料模块叠压在一起；使用激光束聚焦在上塑料模块上，形成加热区域；调节激光束的参数使加热区域的温度低于上塑料模块的熔点，并高于下塑料模块的熔点，加热区域的热量辐射到下塑料模块，使对应部分熔化，在压力的作用下与上塑料模块粘合；移动激光束，形成若干加热区域，实现多部位粘合；激光加热完成后，对上塑料模块、下塑料模块保压一段时间并降温，使其充分粘合。激光无需透射上塑料模块，通过热辐射的方式实现非透明塑料的激光焊接，可避免使用超声波焊接导致产品不良或损坏的问题，提高产品的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及激光焊接领域，特别是一种热塑性塑料的激光非透射焊接方法。
背景技术
随着汽车及医疗设备行业的快速发展，越来越多的零配件都开始使用塑料材质代替原来的金属材质。但很多的塑料零配件由于制程、工序等因素无法一次成型；所以后序需要将不同模块的塑料拼接在一起，其中，使用激光焊接塑料是一种重要的加工方法。
而现有的激光焊接塑料工艺，通常只能应用在上层是透明材料；下层是不透明材料的情况上。如图1：激光束a透过上层透明塑料b；被下层不透明塑料c吸收并使不透明塑料受热熔化；再使上下两层塑料结合在一起。而对于非透明塑料模块之间的焊接，现有技术也大多使用超声波焊接的方式。但超声波焊接有一个缺点，超声波焊接过程中产生的高频能量波会影响许多电子产品的内部元件，从而造成产品的不良或损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种热塑性塑料的激光非透射焊接方法，旨在解决现有非透明塑料模块之间需要通过超声波焊接，造成产品不良或损坏的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种热塑性塑料的激光非透射焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
将两个待焊接的上塑料模块、下塑料模块定位，保持上塑料模块、下塑料模块之间不偏移；
通过压力将上塑料模块、下塑料模块叠压在一起；所述上塑料模块、下塑料模块为非透明热塑塑料；所述上塑料模块的熔点高于下塑料模块；
使用激光束聚焦在上塑料模块上，形成加热区域；
调节激光束的参数使加热区域的温度低于上塑料模块的熔点，并高于下塑料模块的熔点，加热区域的热量辐射到下塑料模块，使对应部分熔化，该熔化部分在压力的作用下与上塑料模块粘合；
移动激光束，在上塑料模块上形成若干加热区域，实现上塑料模块、下塑料模块的多部位粘合；
激光加热完成后，对上塑料模块、下塑料模块保压一段时间并降温，使其充分粘合。
进一步地，通过压力将两个待焊接的上塑料模块、下塑料模块叠压在一起之前，还需清除上塑料模块、下塑料模块接触面上的杂质。
进一步地，所述激光束由半导体激光器发出。
进一步地，所述激光束的波长为900nm-1000nm，功率为20-100W，所述激光束的光束质量5-20。
进一步地，所述上塑料模块的厚度为2mm，所述激光束的波长为980nm，功率为50W，所述激光束的光束质量20，所述保压时间为5-10s。
相对于现有技术，本发明提供的一种热塑性塑料的激光非透射焊接方法，针对熔点较高的上塑料模块与熔点较低的下塑料模块的焊接，焊接时，调节激光束的参数使加热区域的温度低于上塑料模块的熔点，并高于下塑料模块的熔点，激光无需透射上塑料模块，通过热辐射的方式实现非透明塑料的激光焊接，可避免使用超声波焊接导致产品不良或损坏的问题，提高产品的合格率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术提供的激光透射焊接的结构示意图；
图2中本发明提供的机构非透射焊接的结构示意图；
图3是本发明的焊接方法的步骤流程图；
图4是本发明焊接方法的另一步骤流程图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图2所示，本发明提供一种热塑性塑料的激光非透射焊接方法，主要针对熔点较高的上塑料模块10与熔点较低的下塑料模块20的焊接。焊接时，调节激光束的参数使加热区域的温度低于上塑料模块10的熔点，并高于下塑料模块20的熔点，激光无需透射上塑料模块10，通过热辐射的方式实现非透明塑料的激光焊接，可避免使用超声波焊接导致产品不良或损坏的问题，提高产品的合格率。
如图3所示，热塑性塑料的激光非透射焊接方法，包括以下步骤：
将两个待焊接的上塑料模块10、下塑料模块20定位，保持上塑料模块10、下塑料模块20之间不偏移。在本实施例中，通过定位夹具对上塑料模块10、下塑料模块20进行定位，避免焊接时，两模块之间发生错位影响焊接效果。
通过压力将上塑料模块10、下塑料模块20叠压在一起；其中，上塑料模块10、下塑料模块20为非透明热塑塑料，上塑料模块10的熔点高于下塑料模块20，这样才能避免上塑料模块10在下塑料模块20之前熔化；在本实施例中，通过夹持机构将上塑料模块10、下塑料模块20压紧在一起。
使用激光束聚焦在上塑料模块10上，形成加热区域；
调节激光束的参数使加热区域的温度低于上塑料模块10的熔点，并高于下塑料模块20的熔点，加热区域的热量辐射到下塑料模块20，使对应部分熔化，该熔化部分在压力的作用下与上塑料模块10粘合；
移动激光束，在上塑料模块10上形成若干加热区域，实现上塑料模块10、下塑料模块20的多部位粘合；
激光加热完成后，对上塑料模块10、下塑料模块20保压一段时间并降温，使其充分粘合。
如图4所示，通过压力将两个待焊接的上塑料模块10、下塑料模块20叠压在一起之前，还需清除上塑料模块10、下塑料模块20接触面上的杂质，以免影响材料对激光的吸收或者影响两塑料模块的贴合。
在本实施例中，激光束由半导体激光器发出，因为半导体激光器容易产生900-1000nm的激光波段，这一波段的激光称为近红外激光；红外激光和物质作用时容易产生热效应，因此比较适合用来热塑性焊接。激光束的波长为900nm-1000nm，功率为20-100W，激光束的光束质量5-20(光束质量是衡量激光器光束能量集中度的一个指标，其值越大，说明激光束能量集中度越小，即光斑能量分布越均匀，这样的光斑比较适合用来焊接塑料)。上塑料模块10的厚度不宜太厚，太厚会影响热辐射。
具体地，选择厚度为2mm的上塑料模块10，下塑料模块20的厚度没有要求，将半导体激光器射出的激光束波长调节为980nm，功率设置为50W，光束质量设为20。焊接时，上塑料模块10的不熔化，下塑料模块20受到热辐射熔化，激光无需透射上塑料模块10，通过热辐射的方式实现非透明塑料的激光焊接，保压5-10s后，完成焊接。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种热塑性塑料的激光非透射焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
将两个待焊接的上塑料模块、下塑料模块定位，保持上塑料模块、下塑料模块之间不偏移；
通过压力将上塑料模块、下塑料模块叠压在一起；所述上塑料模块、下塑料模块为非透明热塑塑料；所述上塑料模块的熔点高于下塑料模块；
使用激光束聚焦在上塑料模块上，形成加热区域；
调节激光束的参数使加热区域的温度低于上塑料模块的熔点，并高于下塑料模块的熔点，加热区域的热量辐射到下塑料模块，使对应部分熔化，该熔化部分在压力的作用下与上塑料模块粘合；
移动激光束，在上塑料模块上形成若干加热区域，实现上塑料模块、下塑料模块的多部位粘合；
激光加热完成后，对上塑料模块、下塑料模块保压一段时间并降温，使其充分粘合。
2.根据权利要求1所述的热塑性塑料的激光非透射焊接方法，其特征在于，通过压力将两个待焊接的上塑料模块、下塑料模块叠压在一起之前，还需清除上塑料模块、下塑料模块接触面上的杂质。
3.根据权利要求1或2中任意一项所述的热塑性塑料的激光非透射焊接方法，其特征在于，所述激光束由半导体激光器发出。
4.根据权利要求3所述的热塑性塑料的激光非透射焊接方法，其特征在于，所述激光束的波长为900nm-1000nm，功率为20-100W，所述激光束的光束质量5-20。
5.根据权利要求4所述的热塑性塑料的激光非透射焊接方法，其特征在于，所述上塑料模块的厚度为2mm，所述激光束的波长为980nm，功率为50W，所述激光束的光束质量20，所述保压时间为5-10s。
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