CN101053995A - 一种热塑性塑料的微焊接方法 - Google Patents

一种热塑性塑料的微焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101053995A
CN101053995A CN 200710022940 CN200710022940A CN101053995A CN 101053995 A CN101053995 A CN 101053995A CN 200710022940 CN200710022940 CN 200710022940 CN 200710022940 A CN200710022940 A CN 200710022940A CN 101053995 A CN101053995 A CN 101053995A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
welding
thermoplastic
micro
bonding method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200710022940
Other languages
English (en)
Other versions
CN100572033C (zh
Inventor
刘会霞
张惠中
季进清
王霄
蔡兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN 200710022940 priority Critical patent/CN100572033C/zh
Publication of CN101053995A publication Critical patent/CN101053995A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100572033C publication Critical patent/CN100572033C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

一种热塑性塑料的微焊接方法，涉及激光焊接领域，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。本发明具有加工时间短、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。

Description

一种热塑性塑料的微焊接方法
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
本发明的焊接方法原理如图1所示，由激光源1，点状激光束2，分光系统3，光纤4和直线型激光二极管阵列5，线状激光束6，焊接线7，白色透明热塑性塑料片8和深色热塑性塑料片9组成。激光源1发出的点状激光束2经分光系统3分为等强度的多束光，然后每束光经光纤4传输到直线型激光二极管阵列5，本实施例中每个激光二极管10的最大输出功率为200mW，经直线型激光二极管阵列5后转变为线状激光束6，线状激光束6为直线，宽度为2mm，长度为15mm。经直线型激光二极管阵列5发出的线状激光束6与焊接线7的形状完全相同，并垂直照射全部的焊接线7，焊接线7位于白色透明热塑性塑料片8和深色热塑性塑料片9之间的接触表面。在白色透明热塑性塑料片8和深色热塑性塑料片9(白色透明热塑性塑料片8能够透过激光，深色热塑性塑料片9能够吸收激光)的接触表面，线状激光束6被吸收，并形成热作用区。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，白色透明热塑性塑料片8和深色热塑性塑料片9即被连接起来。其中的直线型激光二极管阵列5可以根据不同零件的线性焊接线进行调整，从而满足不同零件的焊接要求，具有很高的适应性。该激光装置采用了分光系统3、光纤4和直线型激光二极管阵列5进行激光传输，具有很高的柔性。在焊接不同形状的线状焊接线时，只需调整直线型激光二极管阵列5的位置及更换分光系统3即可，简单灵活。这里描述的激光源1是半导体激光器，其激光波长为808nm，焊接时的激光功率为30W，光斑直径1.5mm，焊接时间3s。这里描述的白色透明热塑性塑料片8和深色热塑性塑料片9分别是透明PVC和灰色PVC塑料，焊接时透明PVC在灰色PVC塑料上面。本实施例中采用了简单的搭接焊的形式，实际上热塑性塑料激光透射微焊接的其它焊接形式都是简单搭接焊形式的变形，如T型焊接等。
本实施例的直线型激光二极管阵列5如图2所示，根据焊接线的长度15mm与宽度2mm调整激光二极管10的位置与数量，从而满足焊接线的要求。具体操作时，可以用感光纸来确定线状激光束6的宽度与长度，然后再对激光二极管10的位置与数量进行微调即可。
实施例2  用本发明焊接白色PP和黑色PP塑料
实施例2焊接方法如图3所示，激光源1发出的点状激光束光束2经分光系统3分为等强度的多束光，然后每束光经光纤4传输到圆形激光二极管阵列11，本实施例中每个激光二极管16的最大输出功率为150mW，经圆形激光二极管阵列11后转变为圆形激光束12，圆形激光束12的宽度为1.5mm，形状为圆，半径25mm。经圆形激光二极管阵列11发出的圆形激光束12与焊接线7的形状完全相同，并垂直照射全部的焊接线7，焊接线7位于白色PP塑料13和黑色PP塑料14之间的接触表面。在白色PP塑料13和黑色PP塑料14(白色PP塑料13能够透过激光，黑色PP塑料14能够吸收激光)的接触表面，圆形激光束12被吸收，并形成热作用区。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，白色PP塑料13和黑色PP塑料14即被连接起来。其中的圆形激光二极管阵列11可以根据不同零件的焊接线进行调整，从而满足不同零件的焊接要求，具有很高的适应性。这里描述的激光源1是半导体激光器，其激光波长为808nm，焊接时的激光功率为20W，光斑直径1mm，焊接时间2s。焊接时白色PP塑料13要放在黑色PP塑料14上面，以便激光能够透过上层白色PP塑料13，然后在白色PP塑料13和黑色PP塑料14之间的接触表面被吸收。本实施例中采用了简单的搭接焊的形式，实际上热塑性塑料激光透射微焊接的其它焊接形式都是简单搭接焊形式的变形，如T型焊接等。
本实施例的圆形激光二极管阵列11如图4所示，根据圆形焊接线的半径25mm与宽度1.5mm调整激光二极管10的位置与数量，从而满足焊接线的要求。具体操作时，可以用感光纸来确定圆形激光束12的宽度与半径，然后再对激光二极管10的位置与数量进行微调即可。可以看出通过调整激光二极管10的位置与数量，可以产生任何形状的二维焊接线。

Claims (4)

1、一种热塑性塑料的微焊接方法，其特征在于：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(1)发出的光束经分光系统(3)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，经激光二极管阵列后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。
2、根据权利要求1所述的一种热塑性塑料的微焊接方法，其特征在于：激光源为半导体激光器或者YAG激光器。
3、根据权利要求1所述的一种热塑性塑料的微焊接方法，其特征在于：待焊接的热塑性塑料一个为白色透明、一个为深色，且白色透明塑料位于深色塑料上方。
4、根据权利要求1所述的一种热塑性塑料的微焊接方法，其特征在于：焊接时的激光功率为20W～90W，焊接时间为2～5s。
CN 200710022940 2007-05-25 2007-05-25 一种热塑性塑料的微焊接方法 Expired - Fee Related CN100572033C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200710022940 CN100572033C (zh) 2007-05-25 2007-05-25 一种热塑性塑料的微焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200710022940 CN100572033C (zh) 2007-05-25 2007-05-25 一种热塑性塑料的微焊接方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101053995A true CN101053995A (zh) 2007-10-17
CN100572033C CN100572033C (zh) 2009-12-23

Family

ID=38794123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200710022940 Expired - Fee Related CN100572033C (zh) 2007-05-25 2007-05-25 一种热塑性塑料的微焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100572033C (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102958676A (zh) * 2010-05-07 2013-03-06 雷诺股份公司 借助激光透射焊接对两个由热塑性材料制成的配件进行组装的设备以及相关联的组装方法
CN103465471A (zh) * 2013-08-09 2013-12-25 上海大学 激光封装方法及装置
CN104037060A (zh) * 2014-05-14 2014-09-10 京东方科技集团股份有限公司 多晶金属氧化物图形的制备方法
CN112355474A (zh) * 2015-02-09 2021-02-12 司浦爱激光技术英国有限公司 采用微焊件图案的激光焊接方法
CN114083233A (zh) * 2021-11-11 2022-02-25 南京聚隆科技股份有限公司 一种毫米波雷达壳体及其制备工艺

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6528755B2 (en) * 2000-04-11 2003-03-04 Branson Ultrasonics Corporation Light guide for laser welding
DE10240798A1 (de) * 2002-08-30 2004-03-11 Hella Kg Hueck & Co. Anordnung zur Laser-Schweißung

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102958676A (zh) * 2010-05-07 2013-03-06 雷诺股份公司 借助激光透射焊接对两个由热塑性材料制成的配件进行组装的设备以及相关联的组装方法
CN102958676B (zh) * 2010-05-07 2016-05-11 雷诺股份公司 借助激光透射焊接对两个由热塑性材料制成的配件进行组装的设备以及相关联的组装方法
CN103465471A (zh) * 2013-08-09 2013-12-25 上海大学 激光封装方法及装置
CN104037060A (zh) * 2014-05-14 2014-09-10 京东方科技集团股份有限公司 多晶金属氧化物图形的制备方法
CN104037060B (zh) * 2014-05-14 2017-06-30 京东方科技集团股份有限公司 多晶金属氧化物图形的制备方法
CN112355474A (zh) * 2015-02-09 2021-02-12 司浦爱激光技术英国有限公司 采用微焊件图案的激光焊接方法
CN112355474B (zh) * 2015-02-09 2023-04-25 通快激光英国有限公司 采用微焊件图案的激光焊接方法
CN114083233A (zh) * 2021-11-11 2022-02-25 南京聚隆科技股份有限公司 一种毫米波雷达壳体及其制备工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN100572033C (zh) 2009-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100572033C (zh) 一种热塑性塑料的微焊接方法
CN100348404C (zh) 焊接热塑性塑料模制件的方法和装置
US7626138B2 (en) Transparent material processing with an ultrashort pulse laser
US6444946B1 (en) Method and apparatus for welding
EP1736272B1 (en) A method and device for laser cutting articles, in particular sanitary products and components thereof, with a laser spot diameter between 0.1 and 0.3 mm
JP6105781B2 (ja) レーザーシンクロ溶接プロセスと装置
JP6005125B2 (ja) 超短パルスレーザでの透明材料処理
JP2013031879A (ja) 超短パルスレーザでの透明材料処理
CN202021424U (zh) 一种非稳腔同轴送丝激光填丝焊接机
CN101486255B (zh) 用激光焊接热塑性塑料件的装置
CN207521872U (zh) 一种利用激光焊接铝塑膜的装置
CN110814518A (zh) 一种激光塑料焊接夹具及激光焊接方法
CN100471656C (zh) 结构塑料制品的激光连接方法
JP2007296700A (ja) 中空体成形装置
US20210053163A1 (en) Clamping device and associated laser welding apparatus
JP2016187835A (ja) 超短パルスレーザでの透明材料処理
CN107891223A (zh) 一种利用激光焊接铝塑膜的装置及工艺方法
CN104999661A (zh) 一种激光同步焊接工艺及装置
CN210525855U (zh) 一种塑料和金属的激光焊接装置
CN205889886U (zh) 一种车灯透镜的焊接装置
CN103817926A (zh) 一种利用激光焊接塑料件的方法
CN115157690A (zh) 双波长激光协同实现异种透明塑料连接的方法及装置
Schkutow et al. Scanning techniques for optimized damage tolerance in quasi-simultaneous laser transmission welding of plastics
CN205416350U (zh) 一种整形导光管
CN112739527B (zh) 激光焊接系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Hainan Zhongxin Plastic Co., Ltd.

Assignor: Jiangsu University

Contract record no.: 2012460000007

Denomination of invention: Micro-bonding method for thermoplastic plastic

Granted publication date: 20091223

License type: Exclusive License

Open date: 20071017

Record date: 20120530

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20091223

Termination date: 20180525

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee