一种激光焊接方法及其激光焊接装置与流程

本申请涉及一种激光焊接技术领域，更具体地，涉及一种激光焊接方法及其激光焊接装置。

背景技术：

随着技术的发展，塑料薄膜在我们的生活中应用广泛，塑料薄膜质量轻、耐化学腐蚀能力强、耐冲击性好，具有良好的绝缘性和耐磨性，制造成本低，容易加工成不同的形状，如产品包装、管材以及日用产品等。

塑料薄膜由于其较高的透光性，广泛应用于照明器材、光盘材料、封装等领域。传统的塑料薄膜焊接方式为超声波焊接、摩擦焊接、振动焊接、热板焊接、热气焊接、植入焊接。超声波焊接、摩擦焊接、振动焊接虽然工艺简单、重复性强，但容易产生碎屑、印记等，降低了塑料薄膜的洁净度与透光性。同样的，热板焊接、热气焊接、植入焊接不仅对操作人员要求高，而且容易破坏塑料薄膜的一致性，且此类塑料薄膜的连接，多采用专业设备加热压合或胶水粘接的方式，生产效率低。

目前，采取传统的塑料薄膜激光焊接工艺需要借助吸收剂才能焊接在一起，吸收剂价格昂贵，成本反而比产品本身高的多，且生产过程又增加一个涂吸收剂的制程，生产成本高昂。因此，需要一种新型可靠的焊接方式来满足塑料薄膜的焊接要求。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种激光焊接方法及其激光焊接装置，解决传统塑料薄膜激光焊接生产效率的低下。

一种激光焊接方法，该方法步骤包括：

将待焊接的两层塑料薄膜层叠固定放置；

预先编辑生成焊接符号；

将激光器发射的激光束，经振镜偏摆，照射在上层的所述塑料薄膜上，并聚焦于所述至少两层塑料薄膜的接合面，所述激光束产生的热量致使上层塑料薄膜表面熔化，并将热量传递到下层塑料薄膜，最终将至少两层塑料薄膜焊接在一起。

进一步的，所述将待焊接的两层塑料薄膜层叠固定放置之前还包括：需要将待焊接的至少两层塑料薄膜进行夹紧。

进一步的，所述塑料薄膜的厚度不大于0.05mm。

进一步的，所述将激光器发射的激光束还包括：所述激光器以2000mm/s-3000mm/s的速度对所述至少两层塑料薄膜进行焊接。

进一步的，所述激光器为co2激光器，所述co2激光器的波长为9000nm-11000nm，所述波长下的透光率为5％-8％。

进一步的，所述塑料薄膜的材料选材于聚酰胺、共聚聚酯和聚碳酸酯的塑料薄膜，在所述材料下的透光率分别为5％、6％和8％。

一种激光焊接装置，用于将塑料薄膜进行焊接，包括：焊接系统、激光器以及振镜；

所述焊接系统与所述激光器电性连接，所述焊接系统用于预先编辑生成焊接符号；

所述振镜用于根据所述焊接系统设定的焊接符号，所述振镜用来调整激光束的方向；

所述激光器用于发射激光束，且所述激光束经所述振镜，作用于叠放至少两层塑料薄膜上，进行激光扫描，将所述至少两层塑料薄膜焊接在一起。

进一步的，所述塑料薄膜的材料为选自聚酰胺、共聚聚酯和聚碳酸酯中的一种或上述聚合物的单体中的至少两种的共聚物。

进一步的，所述至少两层塑料薄膜的材料相同。

进一步的，所述振镜包括x振镜和y振镜，所述x振镜和y振镜的尺寸为20-30mm。

进一步的，所述激光焊接装置还包括夹紧治具，所述夹紧治具包括两组驱动气缸、两组夹紧板以及支撑平台，所述两组驱动气缸的驱动端分别对应连接着所述两组夹紧板，驱动所述夹紧板夹紧所述塑料薄膜，所述两组夹紧板分别在支撑平台的两侧，用于在塑料薄膜的两端夹紧所述塑料薄膜的上下两侧，并在所述塑料薄膜的下端放置支撑平台，所述每组夹紧板夹紧时夹紧板之间的延伸方向与所述塑料薄膜在同一条直线上，即可抵顶并夹紧塑料薄膜。

本申请提供的一种激光焊接方法，通过将待焊接的至少两层塑料薄膜层叠放置，预先编辑生成焊接符号，将激光器发射的激光束，经振镜偏摆，照射在上层的塑料薄膜上，并聚焦于至少两层塑料薄膜的接合面，最终将至少两层塑料薄膜焊接在一起。这样，在对塑料薄膜进行焊接时，不需要加热压合或胶水粘接，从而提高了焊接效率。

本申请提供的一种激光焊接装置，用于将塑料薄膜进行焊接，通过焊接系统预先编辑生成焊接符号以及振镜根据焊接系统设定的焊接符号，将在塑料薄膜表面做定位标记，通过激光器发射激光束，且激光束经所述振镜，作用于叠放的至少两层塑料薄膜上，进行激光扫描，将至少两层塑料薄膜焊接在一起。这样，在对塑料薄膜进行焊接时，不需要加热压合或胶水粘接，从而提高了焊接效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种激光焊接方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种激光焊接装置的整体示意图；

图3为本申请实施例提供的一种激光焊接装置的夹紧治具的俯视示意图；

其中，主要附图标记说明：

1-塑料薄膜、2-振镜、30-夹紧治具、31-夹紧板、32-支撑平台。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

为了使本领域技术人员更好地理解本申请技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请实施例提供了一种激光焊接方法，如图1所示，该方法步骤包括：

步骤s1:将待焊接的两层塑料薄膜薄膜层叠固定放置；

步骤s2:预先编辑生成焊接符号；

步骤s3:将激光器发射的激光束，经振镜偏摆，照射在上层的所述塑料薄膜上，并聚焦于所述至少两层塑料薄膜的接合面，所述激光束产生的热量致使上层塑料薄膜表面熔化，并将热量传递到下层塑料薄膜，最终将至少两层塑料薄膜焊在一起。

本申请实施例中，通过将待焊接的两层或两层以上塑料薄膜层叠放置，预先编辑生成焊接符号，将激光器发射的激光束，经振镜偏摆，照射在上层的所述塑料薄膜上，并聚焦于两所述塑料薄膜的接合面，将两所述塑料薄膜焊接在一起。这样，在对塑料薄膜进行焊接时，由于激光束产生的热量致使上层塑料薄膜表面熔化，并将热量传递到下层塑料薄膜，因此不需要加热压合或胶水粘接，从而提高了焊接效率。优选的，所述焊接符号为两层塑料薄膜的接合面处的焊缝的形态成矩形或圆形。

进一步的，本申请实施例中，所述步骤s1之前还包括：需要将待焊接的至少两层塑料薄膜进行夹紧。这样，有效的使得两层或两层以上塑料薄膜紧密相贴，可以防止塑料薄膜焊接时不会因为移位而导致焊接效果不佳。

进一步的，本实施例中，所述激光器为co2激光器，所述co2激光器的波长为9000nm-11000nm，所述波长下的透光率为5％-8％。不同类的激光器波长不同，其波长和频率成反比关系，波长越长，频率越小，则光波能量越小，通过激光束，加热上层塑料薄膜表面，使其熔化，并将热量传递到下层塑料薄膜，最终将至少两层塑料薄膜焊接在一起。

具体的，采用波长为9000nm-11000nm的激光束对塑料薄膜进行焊接时，由于塑料薄膜在该波长范围内的透光率较低。例如，以波长为9180nm的激光束为例，选材于聚酰胺、共聚聚酯和聚碳酸酯的塑料薄膜在该波长下的透光率分别为5％、6％和8％。低透光率表明塑料薄膜对该波长范围的激光束具有较高的吸收率，从而利用该波长范围的激光对塑料薄膜进行焊接时，无需添加吸收剂，仅需将该波长范围的激光束聚焦在塑料薄膜于接合面，塑料薄膜将吸收激光能量而熔化，并经冷却后连接在一起。

进一步的，本申请实施例中，所述步骤s3具体包括：在激光束聚焦在至少两层塑料薄膜之间的接合面后，沿直线轨迹进行焊接，所采用的激光束的波长为9180nm。

在焊接速度为1000mm/s的速度时，形成焊缝。所述焊缝的尾部会出现气泡，这是由于在焊接过程结束时，焊缝尾部处于高温熔化状态，高分子材料发生分解，气体无法及时散出去而残存在焊缝中。而焊缝的边缘冷却较快，因而冷却结束时，残存的气体便在焊缝的内部形成气泡。相比而言，在将焊接速度加快至2000mm/s左右时，形成的焊缝中，无气泡产生，可见，在对塑料薄膜进行焊接时，可以以2000mm/s-3000mm/s的速度来避免焊缝的尾部出现气泡引起焊接缺陷。

进一步的，本申请实施例中，所述将激光器发射的激光束还包括：所述激光器以2000mm/s-3000mm/s的速度对所述至少两层塑料薄膜进行焊接，从而有效的避免了焊接速度过快，使塑料薄膜吸收的激光能量太少而影响焊接品质。

本申请提供的一种激光焊接方法，通过将待焊接的两层塑料薄膜层叠放置，预先编辑生成焊接符号，将激光器发射的激光束，经振镜偏摆，照射在上层的所述塑料薄膜上，并聚焦于所述两层塑料薄膜的接合面，将所述两层塑料薄膜焊接在一起。这样，在对塑料薄膜进行焊接时，不需要加热压合或胶水粘接，从而提高了焊接效率。

基于上述方法，本申请实施例还提供了一种激光焊接装置，如图2所示，一种激光焊接装置，用于将至少两层塑料薄膜1进行焊接，包括：焊接系统、激光器以及振镜2。

所述焊接系统(图未示)与所述激光器(图未示)电性连接，所述焊接系统用于预先编辑生成焊接符号，所述振镜2用于根据所述焊接系统设定的焊接符号，在所述塑料薄膜1表面做定位标记，激光器用于发射激光束，且所述激光束经所述振镜2，作用于叠放的至少两层塑料薄膜1上，进行激光扫描，将所述两层塑料薄膜1焊接在一起。进一步的，如图3所示，所述焊接符号为至少两层塑料薄膜1的接合面处的焊缝的形态成矩形或圆形。

如图2所示，所述振镜2用于根据所述焊接系统设定的焊接符号，在所述塑料薄膜1表面做定位标记。将激光束入射到振镜2上，经过偏转，使激光聚焦在所述塑料薄膜1材料上按所需的要求运动，聚焦的光斑可以是圆形和矩形，从而在塑料薄膜1材料上留下标记。进一步的，所述振镜2包括x振镜和y振镜，所述x振镜和y振镜的尺寸为20-30mm。优选的，所述塑料薄膜1的厚度不大于0.05mm，可以更好的吸收激光能量而熔化而焊接在一起。优选的，所述塑料薄膜1的材料为选自聚酰胺、共聚聚酯和聚碳酸酯中的一种或上述聚合物的单体中的至少两种的共聚物，具有较高的吸收率，从而更好的对塑料薄膜进行焊接。

如图2、3所示，所述激光焊接装置还包括夹紧治具30，所述夹紧治具30包括两组驱动气缸(图未示)、两组夹紧板31以及支撑平台32，所述两组驱动气缸的驱动端分别对应连接着所述两组夹紧板31，驱动所述夹紧板31夹紧所述塑料薄膜1，所述两组夹紧板31分别在支撑平台32的两侧，用于在塑料薄膜1的两端夹紧所述塑料薄膜1的上下两侧，并在所述塑料薄膜1的下端放置支撑平台32，所述每组夹紧板31夹紧时夹紧板31之间的延伸方向与所述塑料薄膜1在同一条直线上，即可抵顶并夹紧塑料薄膜1。这样，通过夹紧治具30可以防止塑料薄膜1焊接时不会因为移位而导致焊接效果不佳。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。