[发明专利]用于激光焊接热塑树脂部件的方法和装置

说明书

本申请是2006年10月12日在中国专利局提交的名称为“用于激光焊接热塑树脂部件的方法和装置”的专利申请200610131816.3的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于激光焊接热塑树脂部件的方法和装置。特别地，本发明涉及一种通过使由可透射激光束的透射性热塑树脂形成的部件以及由可吸收激光束的吸收性热塑树脂形成的部件熔融而使它们接合的方法和装置。

背景技术

为响应近年来减小各种领域的元件例如汽车元件的重量和成本的需要，经常利用树脂材料制成这种部件并且将这种部件形成为树脂模制品。当要形成具有复杂形状的树脂模制品时，预先模制多个由树脂模制品制成的构件，然后通过焊接将这些构件接合在一起以便提高生产率。

作为用于焊接这种树脂模制品的常规方法的示例，专利文献1中所述的用于激光焊接树脂部件的方法按以下方式执行：在照射步骤中，执行激光束照射，同时使透射性树脂部件和吸收性树脂部件的至少一个接合端面附近处于减压气氛下，其中通过加热和熔融分别相对于作为热源的激光束具有透射性和吸收性的透射性树脂部件和吸收性树脂部件的接合端面而使它们接合在一起。

专利文献1：JP专利公报(Kokai)No.2002-283457A

发明内容

在上述用于激光焊接树脂部件的方法中，即使在接合端面之间存在间隙仍可获得足够的接合强度而不必使用加工夹具；但是，两个部件的焊接部分处强度可能会不均匀。即，接触面上的熔融树脂广泛分散在焊接面上，从而使生成的热扩散。结果，由树脂填充的间隙部分的焊接强度和焊接良好的部分的焊接强度之间产生差异。另外，这种因素会导致在焊接部分的减压侧上出现毛边。具体地，由于壳体内部和外部的压力差，焊接的树脂经常被挤压到壳体内，从而引起毛边的出现。

本发明基于上述问题而做出。本发明的一个目的是提供一种能够因此提高焊接树脂部件时的焊接强度并减小焊接强度的变化的用于激光焊接热塑树脂部件的方法和装置。本发明的另一个目的是提供一种能够因此减少从焊接部分突出的毛边并提高产品质量的用于激光焊接热塑树脂部件的方法和装置。

为实现上述目的，在根据本发明的用于激光焊接热塑性部件的方法中，使由可透射激光束的透射性热塑树脂形成的第一部件与由可吸收激光束的吸收性热塑树脂形成的第二部件相互接触，并使用激光束熔融所述部件的接触面而使所述接触面接合。该方法的特征在于，在减压气氛下使该第一部件和该第二部件相互接触，以及使用激光束从第一部件一侧照射这两个部件的接触面。

在构型如上所述的根据本发明的用于激光焊接热塑树脂的方法中，使由可透射激光束的透射性热塑树脂形成的第一部件与由可吸收激光束的吸收性热塑树脂形成的第二部件相互接触。使用激光束从可透射激光束的第一部件一侧照射这两个部件，在不透射激光束的第二部件的表面上积聚能量，从而生热。由于进一步的激光束照射，所以生成的热量增加，第一部件的接触面通过第二部件的接触面同时被加热，这两个部件的接触面熔融，从而将这两个部件焊接在一起。由于两个部件在减压气氛下相互接触，所以在焊接时产生的热量不会朝系统外部扩散。因此，熔融聚合物缓慢冷却，从而可避免由于聚合物骤冷导致的缺陷。因此，可获得均匀的焊接部分，从而可提高焊接强度并减少焊接强度的变化。

在根据本发明的用于激光焊接热塑树脂部件的方法的另一实施例中，使由可透射激光束的透射性热塑树脂形成的第一部件与由可吸收激光束的吸收性热塑树脂形成的第二部件相互接触，并通过使用激光束熔融而使所述部件的接触面接合。该方法的特征在于：在含有低导热性气体或惰性气体的气氛下使该第一部件和该第二部件相互接触；以及使用激光束从该第一部件一侧照射这两个部件的接触面。优选地，这种低导热性气体是导热性低于空气的气体。这种气体的优选示例包括氮气、碳酸气、氨气等。可使用的惰性气体的示例包括诸如氦气、氩气和氖气的稀有气体。还可使用上述气体的组合。

在构型如上所述的根据本发明的用于激光焊接热塑树脂部件的方法中，使用低导热性气体、惰性气体等替换容纳两个待焊接部件的壳体内的气体，从而可抑制热向壳体外部扩散。因此，熔融聚合物缓慢冷却，并可避免由于聚合物骤冷导致的缺陷，从而可降低冷却速率。因此，可提高焊接部的结晶度，从而提高焊接强度并减少焊接强度的变化。