[发明专利]一种透明塑料的激光对焊装置及其方法

说明书

一种透明塑料的激光对焊装置及其方法，对焊装置包括激光器和工作台，工作台上设有运动平台和工装夹具组件，工装夹具组件上设有两块对焊透明塑料板，塑料板对接部位上方设有散热片，运动平台设有焊接头组件，焊接头组件上的两个焊接头成一定角度安装，焊接头通过光纤与激光器连接。对焊方法包括激光器发射出两束激光束，两束激光束的焦点均在两块对焊透明塑料板对接部位上聚焦，塑料吸收激光能量并将其转化为热能，使得对接部位塑料产生少量熔化，冷却后形成对接焊缝。本发明在不涂覆吸收剂的情况下，实现两块透明塑料的激光对焊，具有焊接效率高、焊接强度高、焊缝美观、清洁环保的特点，适用于食品、医疗等高要求领域的透明塑料的激光对焊。

技术领域

本发明涉及塑料激光焊接领域，具体涉及透明塑料的激光对焊领域。

背景技术

塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，由于其具有质量轻、化学稳定性好、耐腐蚀性、耐冲击性和绝缘性好等优良特点，是一种应用非常广泛的工程材料。

市场上的塑料产品大多是通过注塑成型完成，由于塑料产品的多样性发展，仅仅依靠注塑成型难以满足个性化的需求，因此对注塑塑料进行二次成型是势在必行的。目前，传统塑料二次成型方法主要包括胶结、热熔焊接、热风焊接、超声波焊接、摩擦焊接等。在实际生产过程中，传统塑料二次成型方法均具有各自难以克服的缺陷，如连接强度不高、有毒气体、噪声、焊接应力等。近年来，由于具有焊接强度高、焊接效率快、可实现精密微细焊接、无应力、清洁环保等优点，激光焊接方法逐渐成为一种非常有潜力的塑料焊接方法。

普通的塑料激光焊接(波长为800-1000nm)要求被焊接的两层塑料包含吸光层和透光层，激光穿过透光层到达吸光层，激光能量被吸光层吸收，从而达到焊接效果。然而，市场上的塑料产品有很大比例是双层透光的，普通的塑料激光焊接难以直接焊接。

工程师们在双层透明塑料焊接方面开展了大量研究，专利《CN101868495B》和《CN105440639B》公开一种在透明塑料注塑原材料粉末中添加近红外激光吸收剂或炭黑的方法，通过混合搅拌机将塑料粉末和吸光粉末均匀混合，再注塑成塑料产品，借助吸光粉末吸收激光能量，达到焊接的效果。专利《CN107379560B》公开一种在下层透光层表面涂抹了Clearweld吸收剂或者黑漆的方法，也是通过辅助吸光剂吸收激光能量，达到焊接效果。专利《CN105968566B》公开一种使用塑料溶解剂将黑色吸光塑料颗粒溶解，两者混合后施加搅拌，形成粘稠的塑料溶解液，再涂覆在下层透明层表面，通过吸光剂，达到焊接效果。上述四个专利公开的方法可以实现双层透明塑料的焊接，但是会一定程度上增加塑料产品的原材料成本，同时也会影响透明塑料产品的外观；此外，由于吸光粉末的不均匀分布，焊缝的质量也会不均匀。专利《CN108515703A》公开了一种利用透明塑料对波长为1700nm～2000nm的激光具有较低的透光率，使得在对透明塑料进行焊接时，不需要添加吸收剂。然而，该专利公开的方法只能实现透明塑料的激光搭接焊，不能实现透明塑料的激光对焊，而且该专利公开的方法中焊接速度低，只有2mm/s～4mm/s，如此低的焊接速度难以满足高速发展的市场需求。

综上所述，通过对现有公开方法和专利的调查，尚未发现能够满足透明塑料的激光对焊方法与装置，有必要进一步开发新方法和新装置。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种不涂覆吸收剂、焊接效率高、焊接强度高、焊缝美观、清洁环保，满足食品、医疗等高要求领域透明塑料对焊需求的透明塑料的激光对焊装置及其方法，以克服现有技术中的不足之处。