[实用新型]用于激光透射焊接塑料材料的焊接装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光焊接技术领域，特别涉及用于激光透射焊接塑料材料的焊接装置，采用透射焊接原理对塑料材料进行激光焊接。

背景技术

塑料材料，作为高分子材料的重要部分，塑料结构独特、性能优异，广泛应用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域。塑料和钢铁、木材、水泥并列成为四大支柱材料，以塑代钢、以塑代木是今后我国发展的方向，这也为高新的塑料加工手段提供了机遇和市场。

激光焊接技术作为一项具有鲜明特性的高新加工技术，在金属材料的焊接加工领域应用广泛，成果显著。随着绿色环保理念在全球工业生产中的贯彻以及出于生产成本控制方面的考虑，塑料作为一种性能优异的可再生非金属材料，被日趋广泛的使用在各行业的零部件设计、制造上，这也使得塑料焊接逐渐成为激光焊接的一个新兴的、充满希望的应用领域。伴随着塑料材料和激光设备方面的进步，凭借着激光焊接的优异特性，激光塑料焊接技术作为一种连接塑料制品的专门方法在越来越多的应用领域得到了的认可，例如在医学领域，激光塑料焊接技术可用于制造微流体器件、液体过滤器材、软管连接头和液体储槽等有严格洁净要求的塑料制品；在汽车工业中，可用于制造车灯、发动机传感器、液压油箱、燃油喷嘴和进气管光歧管等；在光学和电子领域，可用于制造光学传感器、电子元件外壳和塑料生物芯片等连接敏感性塑料制品(含有线路板)；在服装工业中，可用于防水纤维的焊接；在包装领域，可用于塑料薄膜的焊接。

塑料激光焊接一般采用透射焊接原理，利用近红外线激光(波长810nm～1064nm)作为两件叠加塑料部件的焊接热源，两件塑料部件中的上层部件相对于红外激光透射率比较高，当激光在其内部传输时基本上没有能量损耗，而下层部件对近红外激光则具有较高的吸收率。进行激光焊接时首先要把两种塑料部件在压力夹具作用下夹紧在一起，然后通过反射镜、透镜或者光纤组成的光路系统，使激光透射过第一个部件后聚焦于第二个部件表面，近红外线激光被第二部件表面吸收后转化为热能，将两个部件的接触面熔化，形成焊接区，在随后的过程中，熔化的材料凝固形成了焊接接头(焊缝)，这样待焊接的两个部件就被连接在一起完成焊接。

激光透射焊接方法能够获得令人满意的焊接强度，比传统的超声波焊接、振动焊接、热平板焊接等工艺更具成本和性能方面的优势。由于焊缝存在于两层塑料材料的中间，所以焊接件表面具有不被破坏的光洁度，此外，相对常规焊接方法，焊接制品振动应力和热应力非常微小、焊接过程树脂降解少，无污染、并且可以将两种不同的塑料材料焊接在一起。上述的优点使得激光透射焊接塑料材料技术在光学、光电子、精密电子、生物医疗设备制造、食品医药等行业具有很好的应用前景。

但是，在实际的塑料激光焊接过程中，需要焊接在一起的塑料件的接触面并不会绝对平整，所以为了保证获得最大的熔接面积，通常需要对焊件施加一定压力，但压力并不是越大越好，过大的压力会造成塑料熔融体的流失，反而不利于塑料材料间的二次聚合，影响焊接强度。由于不同的塑料材料熔点不同，熔融状态下的流动性也不同，因而激光透射焊接时试样需要的压力也不同，这使得具备压力可调功能的焊接装置不可缺少，但是目前并不存在满足这方面条件的焊接装置。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合理，可提供合适压力的用于激光透射焊接塑料材料的焊接装置。

为达上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：用于激光透射焊接塑料材料的焊接装置，包括支撑板、激光光源和压力调节机构，所述压力调节机构包括压板机构、导向导轨和驱动机构，所述压板机构与驱动机构连接，且通过导向导轨与支撑板连接；所述压板机构上设有由透光窗口和透光窗体构成的透光窗；被焊接的塑料材料置于支撑板上，且对应地设置在透光窗的下方；激光光源通过激光束依次连接透光窗、被焊接的塑料材料，即发射激光束穿过透光窗，作用于被焊接的塑料材料。

所述驱动机构包括气缸、电磁阀、调压阀和空气压缩机，所述气缸通过管道与所述空气压缩机连接，且其活塞杆与压板机构连接；所述电磁阀、调压阀依次连接在气缸与所述空气压缩机之间的管道上。

所述调压阀可以改变气缸的工作气压，进而改变被焊接的塑料材料之间的压力，获得符合焊接工艺需要的压力条件。

所述压板机构包括上压板和底板，上压板设置在支撑板的上方，底板设置在支撑板的下方，导向导轨的一端与底板连接，其另一端穿过支撑板与上压板连接；所述上压板设有构成所述透光窗口的通孔，所述通孔内镶嵌有所述透光窗体；所述底板与驱动机构的活塞杆连接。