本发明属于激光焊接方法,尤其涉及一种塑料激光焊接方法。
背景技术:
1、目前市场上已有各种塑料激光焊接设备,这些设备的光源大都是近红外激光(波长≤1200nm),塑料对此波段激光吸收不强,在焊接时必须在塑料焊接面涂覆吸收剂或塑料内填充吸收剂才能进行有效焊接,但使用吸收剂会带来塑料品被污染、焊接质量不稳定、效率低、成本较高等问题。由于这些问题是激光和塑料本身性质造成的,与激光镜头无关,因此目前的近红外镜头不能解决上述的问题。
2、近几年来,国内外市场推出了中红外激光焊接热塑性塑料的新方案(波长≥1600nm)。由于塑料对此波段激光不仅有一定透过率,而且还有较适宜的吸收率(20—40%,1mm厚),此波段激光可在无吸收剂的前提下直接焊接光学半透明塑料,此方法避免了吸收剂污染、焊接质量不稳定、效率低等问题。然而,塑料对中红外激光的吸收是本征吸收(即体吸收),在激光照射下塑料表层和内层都因吸收光能而熔化,这造成塑料表面容易被破坏,影响焊接件的外观和力学性能,且中红外激光器价格高昂。因此中红外激光在塑料激光焊接领域中同样受限。
技术实现思路
1、基于此,本发明的目的是提供一种塑料激光焊接方法,以从根本上解决以下激光焊接方法存在的技术问题:
2、(1)采用近红外激光焊接塑料,透明塑料对近红外激光吸收强度较弱,焊接时需要添加粉末状或液态的光吸收剂,然而这会带来塑料焊件的污染,在一些高清洁要求的应用场合是不允许的,同时添加有颜色的吸收剂影响塑料焊件美观。另外,该方法的焊接质量不稳定、效率较低等。
3、(2)采用中红外激光焊接塑料,虽然中红外激光可在无光吸收剂的前提下对塑料直接进行焊接,但中红外激光体吸收的特性会对塑料表面产生破坏,影响焊件外观;同时引起塑料焊缝产生较大内应力,不利于焊件长期连接强度的稳定性。另外目前中红外激光器价格较高,大大增加该焊接方法的成本。
4、本发明实施例是这样实现的,提供一种塑料激光焊接方法,包括以下步骤:
5、s1、使用高能激光对第一塑料件的第一焊接表面进行刻蚀,以在所述第一焊接表面形成多个微凹槽;
6、s2、将所述第一塑料件的第一焊接表面与第二塑料件的第二焊接表面贴合,使用红外激光对贴合后的所述第一焊接表面和所述第二焊接表面进行焊接,以使所述第一塑料件与所述第二塑料件焊接一体;
7、其中,所述第一塑料件和所述第二塑料件为同种或异种塑料件。
8、在某些实施方式中,所述将所述第一塑料件的第一焊接表面与第二塑料件的第二焊接表面贴合的步骤之后,还包括以下步骤:
9、将第一压紧件贴合在所述第一塑料件的第一非焊接表面上,所述第一非焊接表面与所述第一焊接表面相对立,以及将第二压紧件贴合在所述第二塑料件的第二非焊接表面上,所述第二非焊接表面与所述第二焊接表面相对立;
10、朝向所述第一压紧件提供第一压力,以及朝向所述第二压紧件提供第二压力。
11、在某些实施方式中,所述第一压力和所述第二压力在05-0.7mpa范围内。
12、在某些实施方式中,所述第一塑料件和所述第二塑料件的厚度为1-5mm。
13、在某些实施方式中,所述微凹槽为横向排布的微凹槽,或者为竖向排布的微凹槽,或者为网状排布的微凹槽。
14、在某些实施方式中,所述微凹槽的宽度、深度及间距均在10-200μm范围内。
15、在某些实施方式中,所述微凹槽的宽度为60μm,深度为80μm,间距为200μm。
16、在某些实施方式中,在s1中,所述高能激光的功率为2-200w,重频为100-500khz,加工扫描速率为50-1000mm/s,扫面次数为5-60次。
17、在某些实施方式中,在s2中,所述红外激光的功率为10-200w,波长为700-1200nm,焊接速度为5-100mm/s。
18、在某些实施方式中,所述红外激光的波长为793nm、808nm、970nm、1064nm中的一种。
19、本发明实施例提供的塑料激光焊接方法,基于第一塑料件和与第一塑料件为同种或异种塑料件的第二塑料件,先是使用高能激光对第一塑料件的第一焊接表面进行刻蚀,以在第一焊接表面形成多个微凹槽,然后将第一塑料件的第一焊接表面与第二塑料件的第二焊接表面贴合,最后使用红外激光对贴合后的第一焊接表面和第二焊接表面进行焊接,从而使得第一塑料件与第二塑料件焊接一体。激光刻蚀使得第一塑料件产生凹凸不平的粗糙表面,由于光束可以在微凹槽内多次被反射和吸收,塑料件对近红外激光的吸收率增加。由于激光表面处理后的吸收率增加,塑料件可在无吸收剂的前提下直接进行激光焊接,省略了涂覆吸收剂工序,也避免采用中红外激光焊接,从而能够改善焊接质量和提高焊接效率。
1.一种塑料激光焊接方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的塑料激光焊接方法,其特征在于,所述将所述第一塑料件的第一焊接表面与第二塑料件的第二焊接表面贴合的步骤之后,还包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的塑料激光焊接方法,其特征在于,所述第一压力和所述第二压力在05-0.7mpa范围内。
4.根据权利要求1所述的塑料激光焊接方法,其特征在于,所述第一塑料件和所述第二塑料件的厚度为1-5mm。
5.根据权利要求1所述的塑料激光焊接方法,其特征在于,所述微凹槽为横向排布的微凹槽,或者为竖向排布的微凹槽,或者为网状排布的微凹槽。
6.根据权利要求1所述的塑料激光焊接方法,其特征在于,所述微凹槽的宽度、深度及间距均在10-200μm范围内。
7.根据权利要求6所述的塑料激光焊接方法,其特征在于,所述微凹槽的宽度为60μm,深度为80μm,间距为200μm。
8.根据权利要求1所述的塑料激光焊接方法,其特征在于,在s1中,所述高能激光的功率为2-200w,重频为100-500khz,加工扫描速率为50-1000mm/s,扫面次数为5-60次。
9.根据权利要求1所述的塑料激光焊接方法,其特征在于,在s2中,所述红外激光的功率为10-200w,波长为700-1200nm,焊接速度为5-100mm/s。
10.根据权利要求9所述的塑料激光焊接方法,其特征在于,所述红外激光的波长为793nm、808nm、970nm、1064nm中的一种。