[发明专利]一种热塑性塑料的微焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光焊接领域，特指一种热塑性塑料的微焊接方法，能够实现塑料微型件的高质量、高效率和柔性加工。

技术背景

目前热塑性塑料的激光焊接均采用透射焊接原理，即待焊接的两零件重叠放置在一起，两零件之一能够透过激光而另一个零件必须能吸收激光，然后在两零件接触面(即焊接区域)形成热作用区；在热作用区(即两零件接触面)中的塑料被熔化，热熔状态下的塑料大分子在焊接压力的作用下互相扩散，产生范德华力，从而紧密的连接在一起，这样已熔化的材料形成接头，待焊接的零件即被连接起来。该原理实质上可以在美国专利US20040056006A1中知晓。

目前涉及到两个塑料件的激光焊接方法一般有两种：点焊接；扫描焊接。点焊接，即在零件的不同位置进行激光点焊，激光束光斑的大小即为焊接区域的大小。在实际的生产中，点焊接的速度较慢、效率较低，不适合于批量的零件加工；点焊接零件不能保证有足够的焊接强度；对于焊接线较长的零件，点焊接无法加工。扫描焊接，即一束激光投射到待焊接零件，然后激光束沿着待焊接区域的轮廓扫描一周，从而完成焊接。由于扫描焊接是让激光束沿着焊接线扫描一周才能完成，对于焊接线较长的零件，焊接速度就比较慢，而且先连接起来的一部分焊接线会由于塑料的熔化、冷却收缩而影响到后面一部分焊接线的质量，从而影响到整个焊接线的质量、均匀性和强度。

发明内容

本发明提出了一种新型的适合于热塑性制品的激光微焊接方法，根据焊接轮廓线的形状调整激光二极管阵列的位置，使激光二极管阵列产生的激光束与焊接轮廓线形状完全相同，激光源发出的光束经分光系统分为等强度的多束光，激光波长为800～1064nm，然后每束光经光纤传输到激光二极管阵列，经激光二极管阵列垂直照射全部的焊接线，对整个焊接轮廓线同时加热，从而把两个重叠的热塑性塑料制品焊接在一起。利用本方法进行激光焊接，具有加工时间短、激光束与待焊接零件之间不需要作任何相对移动、热变形量小、适合大批量生产等优点，克服了扫描焊接中焊接线的热变形量不均匀性，可以提高零件的焊接强度、均匀性和效率，并且具有较高的加工柔性。

本发明中的激光源可以为半导体激光器或者YAG激光器，待焊接的热塑性塑料最好是一个白色透明、一个深色，且白色透明塑料位于深色塑料上方，焊接时的激光功率最好为20W～90W，焊接时间一般为2～5s。通过调整激光二极管阵列的位置可以产生任何形状的二维线性激光束。本发明特别适合于微型塑料件的焊接。

其原理是由激光源、分光系统、光纤和激光二极管阵列组成的光路系统，可以通过调整激光二极管阵列的位置来产生满足任何二维线性焊接线的激光束，同时又利用了光纤传输激光，具有较高的柔性，适合于大多数热塑性塑料制品的微焊接。

附图说明

下面结合附图对本发明的内容作详细描述：

图1为本发明焊接方法原理图

图2为实施例1的激光二极管阵列示意图

图3为实施例2焊接方法原理图

图4为实施例2的激光二极管阵列示意图

图中：1激光源，2点状激光束，3分光系统，4光纤，5直线型激光二极管阵列，6线状激光束，7焊接线，8白色透明热塑性塑料片，9深色热塑性塑料片，10激光二极管，11圆形激光二极管阵列，12圆形激光束，13白色PP塑料，14黑色PP塑料。

具体实施方式

实施例1用本发明焊接透明PVC和灰色PVC塑料