CN112644028A - 塑料管路及其激光焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种塑料管路及其激光焊接方法，塑料管路的激光焊接方法，包括以下步骤：将待焊接的第一塑料管件与待焊接的第二塑料管件相互插接以形成具有激光入射口的激光通道，所述第一塑料管件与所述第二塑料管件相互接触的位置形成接触焊接面；将反射件放入所述激光通道中；激光光束经所述激光入射口入射并由所述反射件反射至所述接触焊接面，使得所述接触焊接面吸收激光能量后熔化并焊接为一体。本申请的塑料管路及其激光焊接方法，实现了从管路内部进行焊接，避免多管路之间由于外部挡光导致无法直接从管路外部进行焊接的问题。
Description
技术领域
本发明属于激光焊接技术领域，更具体地说，是涉及一种塑料管路及其激光焊接方法。
背景技术
医疗呼吸管在呼吸机与面罩之间建立气体通道，将呼吸机输出的气体通过管路输送到面罩中，同时病人呼出的气体经管路通过呼吸机排出体外。呼吸管路为保证清洁，不允许添加成分，多为透明PVC等材质。传统的呼吸管路多为胶粘工艺连接，其存在胶层老化风险，同时胶粘的加入无法保证呼吸管路的清洁。
激光塑料焊接作为一种清洁高效高质量的塑料焊接方法，其焊接过程中无碎屑、无震动，在医疗领域发挥着越来越重要的作用。呼吸管路可分为单管路与双管路。对于单管路来说，可利用透明塑料对中红外激光高吸收率的特点直接由激光从管路外部进行照射以使得管路焊接成一体。而对于双管路来说，由于两个管路之间的间距较小，导致出现挡光而无法采用激光从外部照射的方法进行焊接。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种塑料管路的激光焊接方法，以解决多管路之间由于挡光导致无法直接从外部焊接的技术问题。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案是：提供一种塑料管路的激光焊接方法，包括以下步骤：
将待焊接的第一塑料管件与待焊接的第二塑料管件相互插接以形成具有激光入射口的激光通道，所述第一塑料管件与所述第二塑料管件相互接触的位置形成接触焊接面；
将反射件放入所述激光通道中；
激光光束经所述激光入射口入射并由所述反射件反射至所述接触焊接面，使得所述接触焊接面吸收激光能量后熔化并焊接为一体。
进一步地，在所述步骤“将反射件放入所述激光通道中”之前，还包括步骤：
将所述激光通道进行压缩。
进一步地，所述步骤“将所述激光通道进行压缩”具体包括以下步骤：
将所述激光通道放置于治具底座上，并使得具有激光入射口的一侧远离所述治具底座；
在所述激光通道外套设固定支架；
在所述激光通道具有所述激光入射口的一侧放置透光盖板，并在所述透光盖板表面施加压力以将所述激光通道压缩至预设长度。
进一步地，所述透光盖板的材质为玻璃、陶瓷或者蓝宝石。
进一步地，步骤“激光光束经所述激光入射口入射并由所述反射件反射至所述接触焊接面，使得所述接触焊接面吸收激光能量后熔化并焊接为一体”，具体包括以下步骤：
开启激光器，所述激光器发出激光光束，并传输至光路转换装置上；
所述光路转换装置沿预设的扫描路径转动，将激光光束经所述激光入射口射向所述反射件；
经所述反射件反射后的激光光束沿所述接触焊接面的圆周方向运动一圈，以完成所述接触焊接面整圈的焊接。
进一步地，所述激光器为波长1800nm～2000nm、功率90W～110W的掺铥光纤激光器。
进一步地，所述第二塑料管件与所述第一塑料管件为透明塑料材质制成。
进一步地，所述反射件包括反射面，所述反射面上设置有激光全反射膜。
进一步地，所述反射面呈45°倾斜设置。
本申请实施例还提供一种塑料管路，包括第一塑料管件以及第二塑料管件，所述第一塑料管件与所述第二塑料管件采用上述的塑料管路的激光焊接方法焊接而成。
本申请提供的塑料管路的激光焊接方法的有益效果在于：通过在激光通道内部设置反射件，反射件可将外部的激光光束反射至接触焊接面，使得接触焊接面吸收激光能量并熔化，进而使得第一塑料管件与第二塑料管件焊接形成一体，实现了从管路内部进行焊接，避免多管路之间由于外部挡光导致无法直接从管路外部进行焊接的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的塑料管路的激光焊接方法的示意图；
图2为本申请实施例提供的塑料管路焊接后的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的塑料管路焊接前的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的利用治具对塑料管路进行压缩的立体结构示意图；
图5为图4的截面示意图；
图6为S500的具体流程示意图。
其中，图中各附图标记：
10-第一塑料管件；11-激光入射口；20-第二塑料管件；30-接触焊接面；40-反射件；41-反射面；42-支撑座；50-治具底座；60-固定支架；70-透光盖板；100-激光光束。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，现对本申请实施例提供的塑料管路的激光焊接方法进行说明。塑料管路的激光焊接方法包括步骤S100、S300、S500。
S100、将待焊接的第一塑料管件10与待焊接的第二塑料管件20相互插接以形成具有激光入射口11的激光通道，第一塑料管件与第二塑料管件相互接触的位置形成接触焊接面30。
其中，“待焊接的第一塑料管件10与待焊接的第二塑料管件20相互插接”指的是第一塑料管件10至少部分插入第二塑料管件20内部，或者第二塑料管件20至少部分插入第一塑料管件10内部，其不作任何限制，可根据第一塑料管件10与第二塑料管件20的直径大小进行设置。例如，当第一塑料管件10的直径大于第二塑料管件20的直径时，此时第二塑料管件20至少部分插入第一塑料管件10内；当第一塑料管件10的直径小于第二塑料管件20的直径时，此时第一塑料管件10至少部分插入第二塑料管件20内。如图2至图3所示，在本申请实施例中，以第二塑料管件20部分插入第一塑料管件10内部为例子作进一步说明。
“激光入射口11”指的是激光通道与外界连通的开口，例如，可以是第一塑料管件10的管口，也可以是第二塑料管件20的管口，在本申请的具体实施例中，以第一塑料管件10的管口作为“激光入射口”为例子进行进一步的说明。
“接触焊接面30”指的是第一塑料管件10与第二塑料管件20插接后相互接触形成的面，即第二塑料管件20的外壁面与第一塑料管件10的内壁面相互接触的位置，在本申请实施例中，该接触焊接面30为沿圆周方向上360°旋转设置。
应当说明的是，“第一塑料管件10与第二塑料管件20相互插接”可以是塑料管与塑料管之间的插接，也可以是塑料管与塑料接头之间的插接，在此对塑料管件的用途不作限制。在本申请实施例中，以第一塑料管件10为塑料管，第二塑料管件20为塑料接头作进一步说明。优选的，该第一塑料管件10与第二塑料管件20可以为圆柱体管状，有利于提高焊接的精度。
如图2、图3所示，在本申请实施例中，该塑料管路的激光焊接方法以用于焊接双管为例子进行说明，即第一塑料管件10设置为两个，当第一塑料管件10为两个时，第二塑料管件20的接口可以设置成分别与两第一塑料管件10对应的两个，即第二塑料管件20为Y形接头，焊接后整体形成一体。当然，该激光焊接方法也可以用于单管、三管或者三管以上的塑料管路的焊接，即第一塑料管件10可以为单个、三个或者三个以上。
S300、将反射件40放入激光通道中。
其中，如图5所示，反射件40包括反射面41，反射面41上设置有激光全反射膜。通过在反射面41上设置激光全反射膜，可以实现将激光光束100的全反射，提高激光光束100的利用率。优选的，该反射件40可以为金属材质，该反射面41表面可以镀金实现全反射。
优选的，如图5所示，反射面41呈45°倾斜设置，即该反射面41与水平面之间的夹角为45°。当激光光束100从激光入射口11，即从第一塑料管件10的开口处竖直入射时，由于反射面41呈45°设置，此时经过该反射面41的反射，激光光束100可以实现水平射向接触焊接面30。
优选的，如图5所示，反射面41为沿圆周方向上360°旋转设置的反射面41，可将激光光束100呈360°反射至接触焊接面30，从而可实现激光光束100对接触焊接面30的圆周焊接。
优选的，如图5所示，反射件40还包括与所述反射面41连接的支撑座42，用于支撑反射面41，支撑座42与激光通道接触的面为仿形设计，其形状与激光通道的形状相匹配，从而可以起到更好地支撑固定作用。
S500、激光光束100经激光入射口11入射并由反射件40反射至接触焊接面30，使得接触焊接面30吸收激光能量后熔化并焊接为一体。
其中，外部的激光光束100可从激光入射口11射入到激光通道内部，并经设置于激光通道内部的反射件40反射至第二塑料管件20的内壁上，激光光束100可穿透第二塑料管件20的内壁并聚焦在接触焊接面30，从而使得接触焊接面30吸收激光能量，当达到一定温度时，接触焊接面30可熔化，进而使得第一塑料管件10与第二塑料管件20焊接形成一体。
本申请实施例提供的塑料管路的激光焊接方法，通过在激光通道内部设置反射件40，反射件40可将外部的激光光束100反射至接触焊接面30，使得接触焊接面30吸收激光能量并熔化，进而使得第一塑料管件10与第二塑料管件20焊接形成一体，实现了从管路内部进行焊接，避免多管路之间由于外部挡光导致无法直接从管路外部进行焊接的问题，且可避免采用粘胶工艺导致的污染问题，保证焊接后的塑料管路清洁。
进一步地，在步骤S300“将反射件40放入激光通道中”之前，还包括步骤S200、将激光通道进行压缩。
通过对激光通道进行压缩可以避免激光进入激光通道时被激光通道吸收导致激光被遮挡的情况，可以有效实现塑料管路的焊接，使得本申请实施例的激光焊接方法可以适用于长度较长的管路焊接，且提高激光利用率。
其中，“将激光通道进行压缩”可以是对第一塑料管件10进行压缩，也可以是对第二塑料管件20进行压缩，可根据实际需要进行选择，例如，当激光从第一塑料管件10的管口进入时，可对第一塑料管件10进行压缩。避免激光从第一塑料管件10的管口进入时被第一塑料管件10吸收导致激光被遮挡的情况。当激光从第二塑料管件20的管口进入时，可对第二塑料管件20进行压缩。避免激光从第二塑料管件20的管口进入时被第二塑料管件20吸收导致激光被遮挡的情况。本申请实施例以对第一塑料管件10进行压缩为例子作进一步的说明。
进一步的，如图4至图5所示，步骤S200“将激光通道进行压缩”具体包括步骤S210、S220、S230。
S210、将激光通道放置于治具底座50上，并使得具有激光入射口11的一侧远离治具底座50。
S220、在激光通道外套设固定支架60。
通过固定支架60的设置，可固定激光通道，避免激光通道移位或者歪斜。该固定支架60可以采用铁氟龙材质制成。
S230、在激光通道具有激光入射口11的一侧放置透光盖板70，并在透光盖板70表面施加压力以将激光通道压缩至预设长度。
通过在透光盖板70表面施加压力，可以将激光通道压缩至预设的长度，避免激光从激光入射口11进入时被激光通道吸收导致激光被遮挡的情况。且该透光盖板70不会吸收激光，可提高激光的利用效率。
利用透光盖板70将激光通道压缩至预设长度，再放入反射件40。焊接时，激光光束100可垂直穿透透光盖板70并经激光入射口11进入激光通道内，经反射件40的反射后聚焦于接触焊接面30，进而实现第一塑料管件10与第二塑料管件20的焊接。
进一步的，透光盖板70的材质为玻璃、陶瓷或者蓝宝石，采用玻璃、陶瓷或者蓝宝石制成的透光盖板70不会吸收激光，使得激光利用效率高。
进一步的，第二塑料管件20与第一塑料管件10为透明塑料材质制成。本申请实施例的激光焊接方法可用于实现透明塑料管路的焊接，解决了透明塑料管路的焊接难以保证清洁的技术问题。
进一步的，步骤S500“激光光束100经激光入射口11入射并由反射件40反射至接触焊接面30，使得接触焊接面30吸收激光能量后熔化并焊接为一体”，具体包括步骤S510、S520、S530。
S510、开启激光器(图中未示)，激光器发出激光光束100，并传输至光路转换装置(图中未示)上。
其中，激光器为波长1800nm～2000nm、功率90W～110W的掺铥光纤激光器。例如激光器的波长可以为1800nm、1940nm、2000nm，功率可以为90W、100W、110W等。激光器的激光类型、波长、功率等参数可根据塑料管路的材质以及相关物理参数作相应的调整与匹配。本申请实施例采用波长为1940nm功率为100W的掺铥光纤激光器，在用于透明塑料管路的焊接时，激光能量可以有效地被透明塑料吸收，实现有效焊接的目的。
S520、光路转换装置沿预设的扫描路径转动，将激光光束100经激光入射口11射向反射件40。
其中，光路转换装置包括扫描振镜和场镜，激光器发射的激光先通过扫描振镜改变方向后再由场镜传输至透光盖板70，激光光束100穿过透光盖板70并经激光入射口11射向反射件40。优选的，该场镜可选用焦距为210mm的远心镜。
S530、经反射件40反射后的激光光束100沿接触焊接面30的圆周方向运动一圈，以完成接触焊接面30整圈的焊接。
其中，光路转换装置可沿着预设的扫描路径转动，使得激光光束100可以沿接触焊接面30的圆周方向运动一圈，进而实现接触焊接面30的整圈焊接，使得塑料管路可以在圆周方向焊接成一体，且激光能量能够被接触焊接面30均匀吸收，从而实现高效焊接。具体的，在本申请实施例中，该光路转换装置的扫描路径为圆，从而使得激光光束100可以在接触焊接面30圆周方向上运动一圈。
进一步的，步骤S530“经反射件40反射后的激光光束100沿接触焊接面30的圆周方向运动一圈，以完成接触焊接面30整圈的焊接”之后，还包括步骤S540。
S540、光路转换装置沿预设路径移动以对另一个第一塑料管件10进行焊接。
当用于两个或者两个以上的塑料管路的焊接时，当第一个塑料管件完成焊接后，此时光路转换装置可以沿着预设路径移动，使得激光光束100可以入射另一个第一塑料管件10与第二塑料管件20形成的激光通道内，并由位于该激光通道内的反射件40反射至该接触焊接面30，重复步骤S510-S530，直至所有第一塑料管件10的焊接完成。在本申请的其中一个实施例中，该光路转换装置可以沿着塑料管路的轴线平移以使得同一个激光器可以用于加工多个塑料管路，可节省成本费用。当然在本申请的其他实施例中，为了提高焊接效率，激光器也可以设置多台，可实现对多管路的同时加工。
进一步的，步骤S540之后，还包括步骤S550。
S550、取出反射件40。
当所有塑料管件焊接完成后，只需要将反射件40取出即可，操作十分简单。
请参阅图2至图3，本申请实施例还提供一种塑料管路，包括第一塑料管件10以及第二塑料管件20，第一塑料管件10与第二塑料管件20采用上述任意实施例的塑料管路的激光焊接方法焊接而成。
本申请实施例提供的塑料管路，由于采用了上述任意实施例的塑料管路的激光焊接方法焊接而成，故，其实现了从管路内部进行焊接，避免多管路之间由于外部挡光导致无法直接从管路外部进行焊接的问题，且可避免采用粘胶工艺导致的污染问题，保证焊接后的塑料管路清洁。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.塑料管路的激光焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
将待焊接的第一塑料管件与待焊接的第二塑料管件相互插接以形成具有激光入射口的激光通道，所述第一塑料管件与所述第二塑料管件相互接触的位置形成接触焊接面；
将反射件放入所述激光通道中；
激光光束经所述激光入射口入射并由所述反射件反射至所述接触焊接面，使得所述接触焊接面吸收激光能量后熔化并焊接为一体。
2.如权利要求1所述的塑料管路的激光焊接方法，其特征在于：在所述步骤“将反射件放入所述激光通道中”之前，还包括步骤：
将所述激光通道进行压缩。
3.如权利要求2所述的塑料管路的激光焊接方法，其特征在于：所述步骤“将所述激光通道进行压缩”具体包括以下步骤：
将所述激光通道放置于治具底座上，并使得具有激光入射口的一侧远离所述治具底座；
在所述激光通道外套设固定支架；
在所述激光通道具有所述激光入射口的一侧放置透光盖板，并在所述透光盖板表面施加压力以将所述激光通道压缩至预设长度。
4.如权利要求3所述的塑料管路的激光焊接方法，其特征在于：所述透光盖板的材质为玻璃、陶瓷或者蓝宝石。
5.如权利要求1所述的塑料管路的激光焊接方法，其特征在于：步骤“激光光束经所述激光入射口入射并由所述反射件反射至所述接触焊接面，使得所述接触焊接面吸收激光能量后熔化并焊接为一体”，具体包括以下步骤：
开启激光器，所述激光器发出激光光束，并传输至光路转换装置上；
所述光路转换装置沿预设的扫描路径转动，将激光光束经所述激光入射口射向所述反射件；
经所述反射件反射后的激光光束沿所述接触焊接面的圆周方向运动一圈，以完成所述接触焊接面整圈的焊接。
6.如权利要求5所述的塑料管路的激光焊接方法，其特征在于：所述激光器为波长1800nm～2000nm、功率90W～110W的掺铥光纤激光器。
7.如权利要求1所述的塑料管路的激光焊接方法，其特征在于：所述第二塑料管件与所述第一塑料管件为透明塑料材质制成。
8.如权利要求1所述的塑料管路的激光焊接方法，其特征在于：所述反射件包括反射面，所述反射面上设置有激光全反射膜。
9.如权利要求8所述的塑料管路的激光焊接方法，其特征在于：所述反射面呈45°倾斜设置。
10.塑料管路，包括第一塑料管件以及第二塑料管件，其特征在于：所述第一塑料管件与所述第二塑料管件采用权利要求1-9任一项所述的塑料管路的激光焊接方法焊接而成。
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2020
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