[發明專利]用于制造包括圖像的焊縫的激光焊接系統和方法

在審

• 申請號: 201780062387.5
• 申請日: 2017-10-01
• 公開（公告）號: CN109843561A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 亞歷山大·薩維茨基;保羅·H·卡斯卡特;萊奧·克林斯坦
• 申請（專利權）人: 杜凱恩IAS有限責任公司
• 主分類號: B29C65/16
• 分類號: B29C65/16;B29K101/12
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;王艷春

將由熱塑性材料形成的兩個工件(20，21)的部分接合的激光焊接方法和系統，通過以下來實現：倚靠刻印或蝕刻的基板(23)將工件(20，21)的待接合的部分夾持在一起，以在工件(20，21)的被接合的部分中形成待復制的圖像；以及對所夾持的工件(20，21)的待接合的部分施加激光照射，以熔化所夾持的工件(20，21)的這些待接合的部分并且當材料固化時在所夾持的工件(20，21)的被接合的部分中復制所述圖像。工件(20，21)的熱塑性材料可以是光學透明的但是吸收一部分激光照射，使得兩個工件(20，21)通過激光照射被加熱并且熔化。一部分已熔化的工件材料流入基板(23)的刻印或蝕刻部分中，從而在工件(20，21)被接合的區域的下表面上形成浮雕表面。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年10月12日提交的序列號為15/291,600的美國專利申請的優先權，該美國專利申請通過引用以其整體并入本文。

技術領域

本發明大體涉及熱塑性材料的激光焊接，并且更具體地，涉及在通過激光焊接引起的焊接區域中制造期望圖像的激光焊接。

背景技術

激光焊接通過將受控量的能量傳遞至精確位置，使用激光束來熔化焊縫區域中的熱塑性材料。已經研發了用于控制射束尺寸的系統，并且可使用各種各樣的方法來精確地定位和移動所述射束。激光焊接與其他焊接方法相同是基于材料相容性的基本要求，但是經常發現相比于大部分其他塑料焊接工藝，激光焊接對于樹脂化學性質或熔化溫度差異具有更大的容許度。幾乎全部的熱塑性塑料均可利用適當的激光源和適當的焊縫設計來進行焊接。

發明內容

根據一個實施方式，激光焊接方法用于通過以下將由熱塑性材料形成的兩個工件的部分接合：倚靠刻印或蝕刻的基板將工件的待接合的部分夾持在一起，以在工件的被接合的部分中形成待復制的圖像；以及對所夾持的工件的待接合的部分施加激光照射，以熔化所夾持的工件的那些待接合的部分并且在所夾持的工件的被接合的部分中復制圖像。工件的熱塑性材料可以是光學透明的但是吸收一部分激光照射，使得兩個工件通過激光照射被加熱并且熔化。一部分已熔化的工件材料流入基板的刻印或蝕刻部分中，從而在工件被接合的區域的下表面上形成浮雕表面。激光照射優選地為2微米激光。激光照射的功率和激光照射沿著所夾持的工件的運動速度被控制，以熔化待接合區域中的工件。基板由對于激光照射具有非透射性的材料制成。

本發明還可設想到用于將由熱塑性材料形成的兩個工件的部分接合的激光焊接系統。系統包括一對夾持板，所述一對夾持板定位成當工件利用接觸表面彼此鄰接時銜接第一工件和第二工件的相對側，夾持板中的一個具有刻印或蝕刻的腔體，該腔體形成待在工件的被接合的部分中復制的圖像。致動器朝向另一夾持板推動夾持板中的至少一個以將工件擠壓在一起，同時激光照射施加至所夾持的工件的待接合的部分。相對于與具有刻印或蝕刻部分的板表面銜接的一側，從工件的相對側施加激光照射。激光照射將所夾持的工件的待接合的部分熔化并且在所夾持的工件的被接合的部分中復制圖像。在一個實施例中，激光照射優選地具有約2微米的波長。腔體優選地刻印或蝕刻于夾持板中的一個的表面中。

附圖說明

圖1是用于將兩個熱塑性片焊接同時還在焊接區域中形成清晰標志的激光焊接裝置的分解立體圖。

圖2是圖1的焊接裝置中的下板的前拐角在所述拐角的尖端被移除的情況下的放大圖。

圖3是從圖2切除的部分的左拐角的放大分解視圖。

圖4是與圖3中所示的視圖相同但是沒有被分解的視圖，其中激光束穿透底板上方的所有層。

圖5是在已經由激光束影響焊接之后與圖3中所示的視圖相同的視圖。

圖6是與圖5中所示的視圖相同但是被分解的視圖。

圖7是圖6中的中間部分的放大立體圖，但是被倒置以示出形成在該部分的底表面上的浮雕表面。