一种激光塑料焊接夹具及激光焊接方法与流程

本发明属于激光焊接加工的技术领域，尤其涉及一种激光塑料焊接夹具及激光焊接方法。

背景技术：

对塑料进行激光焊接技术又名激光透射焊接技术，激光透射焊接技术是一种借助于激光束产生的热量使塑料接触面熔化，并在夹具保压至冷却，从而将塑料零部件焊接在一起的技术。

塑料激光焊接除了要选择合适的激光器和优化工艺参数之外，工装夹具作为外部因素对实现良好的焊接也有至关重要的作用。在激光塑料焊接中，其焊接轮廓多为封闭曲线，因此在设计其工装夹具时往往要使用不易形变的透明材料作为压板，以使夹具在对产品施压的同时激光又可以透过夹具的压板对焊接区域进行加热熔化。虽然透明的夹具压板对激光有较大的透过率，可以保障激光能量到达焊接接触面，但同时也会对激光有一定的折射，使透过夹具压板的激光光路发生改变，加之振镜控制激光做轮廓扫描时在夹具表面不同位置有不同的入射角，即激光透过夹具压板时有不同的折射角，这对塑料焊接是很不利的，尤其对热量较敏感的塑料，在生产中极易造成产品的不良。

工装夹具也可以采用目前较为常见的连接方式，其一是利用高透亚克力连接内外压块，利用亚克力良好的透光性，激光光束穿透透明亚克力时能量损失较少，激光光束能量可以直接到达待焊接处。该方法结构简单，便于操作。由于激光应用对清洁度的要求较高，如果激光光束通道上的亚克力有粉尘、脏污，其吸收激光后会破坏亚克力，甚至灼伤。该装置仅适用于较小量的测试装置。另外一种常见的连接方式是使用较细金属连接内、外压块，但是该方法在工艺上比较复杂，并且金属连接对应处没有直接接受激光能量辐射，完全靠热传导的方式实现连接，焊接质量难以保证。

针对以上问题，本发明提出一种激光塑料焊接过程中施加夹持压力而且激光能量无损失的到达焊接处，保证焊接品质的激光塑料焊接夹具及激光焊接方法。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种解决现有的激光焊接设备焊接质量不稳定的激光塑料焊接夹具及激光焊接方法。

本发明的激光塑料焊接夹具，包括上下相对设置的压具和载具，待焊接产品固定在位于所述载具和压具之间的所述载具上，所述压具包括内压块和外压块，与所述待焊接产品上的焊缝相对设置的激光光束通道位于所述内压块和外压块之间。

进一步的，连续的所述激光光束通道的中断处设为所述内压块和外压块的连接处，所述外压块上设有用于反射激光到位于所述连接处正下方的所述待焊接产品的反射装置。

更进一步的，所述反射装置包括能够调节反射角度的激光光学反光镜。

更进一步的，所述内压块和外压块通过两个所述激光光束通道的中断处形成的连接处连接。

更进一步的，所述外压块上开设有用于安装所述反射装置的反射孔。

更具体的，所述激光光学反光镜的宽度大于所述内压块和外压块的连接处形成的宽度。

更具体的，所述激光光学反光镜的底部和所述外压块活动连接。

进一步的，所述内压块和外压块一体成型设置或者内压块和外压块通过连接板连接。

进一步的，还包括驱动所述载具或压具进行上下垂直运动的驱动装置。

一种激光塑料焊接方法，使用一种激光塑料焊接夹具进行焊接，其按照以下步骤进行焊接：

步骤1、将待焊接产品安装在上下相对设置的压具和载具之间，使得待焊接产品放在载具上的待焊接区域处；

步骤2、启动激光，使得激光穿过位于内压块和外压块之间的激光光束通道，打在待焊接产品上的待焊接处。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明所提供的一种激光塑料焊接夹具及激光焊接方法，可以实现激光光束能量基本无损失的到达待焊接产品上，内压块和外压块的相互配合，可以使得在焊接过程中对待焊接产品的焊缝内、外两侧均可以同等的施加压力，稳定焊接质量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的激光塑料焊接夹具的俯视图；

图2是图1的剖视图；

图3是图2的局部放大示意图。

1载具2内压块

3外压块4焊缝

5激光光束通道6连接处

7激光光学反光镜8反射孔

9透光层10吸光层

11激光光束

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1至图3所示的一种激光塑料焊接夹具，包括上下相对设置的压具和载具1，待焊接产品固定在位于载具1和压具之间的载具1上，压具包括内压块2和外压块3，与所述待焊接产品上的焊缝4相对设置的激光光束通道5位于所述内压块2和外压块3之间。

为了将内压块2和内压块2连接处6阻断的激光顺利反射到待焊接产品上的待焊接处形成焊缝4，连续的激光光束通道5的中断处设为内压块2和外压块3的连接处6，外压块3上设有用于反射激光到位于连接处6正下方的待焊接产品的反射装置。

为了根据内压块2和外压块3之间的连接处6的大小调节激光反射的角度，反射装置包括能够调节反射角度的激光光学反光镜7。

为了使得内压块2和外压块3共同对待焊接产品产生一个均匀的压力，内压块2和外压块3通过两个激光光束通道5的中断处形成的连接处6连接。

为了将外压块3和内压块2连接处6下方的待焊接处顺利接受到激光的照射，外压块3上开设有用于安装反射装置的反射孔8。

为了防止待焊接产品上的形成焊缝4的焊接轮廓发生中断，激光光学反光镜7的宽度大于内压块2和外压块3的连接处6形成的宽度。

为了方便调节激光反射的角度，激光光学反光镜7的底部和外压块3活动连接。

在本实施例中，为了对待焊接产品上的吸光层10和透光层9之间形成均匀的压力，内压块2和外压块3一体成型设置或者内压块2和外压块3通过连接板连接。

为了通过载具1对待焊接产品和压具之间形成压力，还包括驱动载具1进行上下垂直运动的驱动装置。该驱动装置还可以为，通过内压块2和外压块3及连接处6对待焊接产品和载具之间形成压力，包括驱动内压块2和外压块3及连接处6进行上下垂直运动的驱动装置。

一种激光塑料焊接方法，使用一种激光塑料焊接夹具进行焊接，其按照以下步骤进行焊接：

步骤1、将待焊接产品安装在上下相对设置的压具和载具1之间，使得待焊接产品放在载具1上的待焊接区域处；

步骤2、启动激光，使得激光穿过位于内压块2和外压块3之间的激光光束通道5，打在待焊接产品上的待焊接处。

透过式激光塑料焊接是一种应用广泛的激光塑料焊接方式，其工艺过程为将上层激光可穿透的材料与下层吸收激光材料，即透光层9和吸光层10叠放在一起，合适波长范围的激光光束穿过透光层9，聚焦于吸光层10使其温度升高，渐达软化、融化状态，在上下层材料之间施以一定的压力，高温状态下的两种塑料将会熔接在一起。激光塑料焊接过程中一个重要的参数即为夹持压力。为了达到较好的焊接效果，一般待焊接产品焊接处结构为“t”型结构设计，载具和压具采用金属材质。为了达到稳定的焊接质量，首先需要载具1固定具有透光层9和吸光层10的待焊接产品，且需要在焊接处的两侧均匀施加夹持压力，可以保持透光层9、吸光层10和载具1固定，利用内压块2和外压块3对透光层9施加压力；或者保持内压块2和外压块3固定，利用载具1带着透光层9和吸光层10向上施力，压向压具，并且在内压块2和外压块3之间预留激光光束通道5保证激光光束能量达到待焊接位置，即透光层9和吸收层10接触处。

在本发明提供的一个实施例中，本发明的夹具主要包含两部分，一部分是金属夹持架构，包括内压块2和外压块3，其目的是对待焊接产品施以压力；另一部分是可调节的光学镜片，其作用是调节光束的传播方向，使激光束可以按照既定路线直接辐照到待焊接产品上的焊接处。

①透光层9，待焊接产品上的透光层9可以使激光光束能量透过达到位于透光层9下方的吸光层10上；

②吸光层10，待焊接产品上的吸光层10可以有效吸收激光光束能量；

③载具1，载具1可以牢固的固定住待焊接的产品；

④内压块2和外压块3，可以通过对位于待焊接产品上方的内压块2和外压块3施加焊接时需要的压力，来实现高温状态下的透光层9和吸光层10之间的熔接在一起；

⑤内压块2和外压块3之间的连接处6，该连接处6可以根据压具的数量、尺寸及位置的实际需要进行增减、调整，该连接方式可以是独立机构来连接内压块2和外压块3，也可以是内压块2和外压块3作为两个部分为了形成一个整体的连接；

⑥激光光束通道5，方便激光光束通过且不损失激光光束能量的激光光束通道5；

⑦反射装置，安装有能够活动的激光光学反光镜7，可以根据实际需要自由调节角度，以实现覆盖不同宽度范围的连接处6，改变激光光束的传播方向。

在激光作业过程中，激光光束可以直接通过激光光束通道5到达待焊接处，在内压块2和外压块3连接处6，由于该连接处6是通过材质为金属、陶瓷等高强度制品来实现外压块3和内压块2的连接，激光光束无法直接通过，此部分激光光束可以先投射到反射装置上的激光光学反光镜7上，然后通过该激光光学反光镜7改变光束传播方向，投射到被连接处6遮挡住不能直射的待焊接处，由于激光光学反光镜7具有较高的反射能力，基本无能量损失。

本发明的优势在于：

本发明提供的一种激光塑料焊接夹具及激光焊接方法，可以实现激光光束能量基本无损失的到达待焊接产品上，在焊接过程中对待焊接产品的焊缝内、外两侧均可以同等的施加压力，稳定焊接质量。

以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，此类改进和变型也应视为本发明的保护范围。