[發明專利]一種用于連接塑料件的激光透射焊接方法

有效

• 申請號: 201610808847.1
• 申請日: 2016-09-08
• 公開（公告）號: CN106273416B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 王傳洋;姜寧;劉海華;陳再良
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B29C65/16
• 分類號: B29C65/16
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛;陳婷婷

本發明公開了一種用于連接塑料件的激光透射焊接方法，用于第一塑件與第二塑件之間的激光焊接，其中通過在第二塑件上開設溝槽，并在其中填充如鋅合金粉末或類似具有低熔點、強導熱性的金屬粉末來實現熱量傳遞，其傳熱效率得到了極大的提升，能夠實現透明的同種塑件之間的透射焊接，此外，當激光器出光不穩定的情況下，金屬粉末起到了一個很好的過渡作用，避免了瞬時功率過高而影響焊接質量。該焊接方法設計、操作簡單，便于實施，增大了透射焊接的使用范圍，也在一定程度上提升了激光透射的焊接質量。

技術領域

本發明涉及一種用于連接塑料件的激光透射焊接方法。

背景技術

常用于塑料及其他復合材料的焊接方法主要有兩種方式：外加熱和內加熱。

外加熱一般包括了熱板焊、熱氣焊、擠出焊、內植感應焊、內植阻抗焊。熱板焊接不足之處在于焊接過程受環境影響較大，而且在抽離熱板之時，易與被焊接塑料粘結，且總體焊接效率低；熱氣焊則主要在于過分依賴操作人員的技術水平；擠出焊接在于可焊接材料有限，適用范圍有局限；內植感應焊與內植阻抗焊則是因為內植物的存在，在焊接后不易取出，嵌入物的存在會影響焊接接頭質量。

內加熱一般包括了機械加熱和電磁加熱。機械加熱方法主要是通過表面摩擦或者分子間摩擦來實現機械能向熱的轉化，常見的焊接方法有：超聲波焊、振動焊、旋轉焊接。超聲波焊接主要是由于聲場因素且焊接區域封閉等影響，使得參數不易測量；振動焊和摩擦焊雖然接頭質量高，但都難以避免溢料的產生，利用機械加熱的方法進行的焊接，都會有振動應力和熱應力的殘余。電磁加熱則主要是吸收電磁輻射從而轉化為熱，常見的電磁加熱焊接方法有：紅外線焊接，激光焊接，射頻焊接以及微波焊接。紅外線焊接過程中無上限溫度，常會造成燒傷，甚至導致待焊件過熱而變色變質；射頻焊接由于高頻的存在，對于操作人員以及周邊環境都會造成污染；微波焊接過程中容易出現非均勻加熱，嚴重時會產生很大的殘余應力，同時，焊接區域有限。

此時，激光焊接相較于其他種類的焊接方法而作為一種無接觸、節能環保綠色的焊接方法，而且焊速高、熱影響區小，無殘渣、鍵合強度高、焊縫變形小，已被逐步應用于汽車工業、生物醫療裝備制造以及MEMS中微型機械的制造等行業，具有廣闊的發展前景。

激光透射焊接方法是讓激光（波長一般為800~1050nm）透過透明試件，在上層試件與下層試件（添加一定量的吸光劑）的結合面激光被下層試件吸收并產生熱量，在熱集中區域，塑料被融化，通過熱量在兩種試件之間的傳遞，使塑料融化，熱熔融狀態下的塑料大分子在鍵合壓力和熱膨脹的作用下相互擴散和纏結，產生范德華力并形成強的鍵合。傳統的透射焊接主要通過三種方式對激光進行吸收，第一種是在下層吸光塑件中添加一定量的炭黑；第二種是，在中間層涂抹一些吸光劑，如Clearweld等；第三種是在下層塑件表面鍍金屬膜，通過金屬膜進行熱量的吸收、傳遞。

但是，傳統意義上的激光透射焊接存在以下缺陷：

1.被焊接材料的局限性，在大部分情況下須保證透光件與吸光件的同時存在，這樣才能在中間層熔融、締結，添加劑雖然一定程度上可以解決此類問題，但是，價格相對較高，且實際操作繁瑣，不適于大批量、自動化的生產過程。

2.透射焊接的適用范圍受到限制，在醫療器械等對焊接有特殊要求的行業之中，諸如對外觀有高要求等，往往不能滿足要求。

3.在焊接過程中，主要依靠熔融部分與未熔化部分之間的熱傳遞，傳熱效率有限。

4.焊縫形貌難以進行控制，可能由于激光器出光不穩定，造成焊接局部的凹凸不平，冷卻后殘余應力對焊接質量有顯著的影響。

5.在焊接過程中，由于焊接參數設置的不合理，導致瞬時功率過高，灼燒塑件，對環境造成污染。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠實現透明塑件與透明塑件的激光透射焊接的方法，以擴大透射焊接的適用范圍，同時提升塑件的激光透射焊接質量。