一种自动线上塑料激光焊接方法及设备

技术领域

本发明涉及塑料加工领域，特别是涉及一种自动线上塑料激光焊接方法及设备。

背景技术

塑料由于其具有成本低廉、获取方便、加工成形技术成熟、成品重量轻、隔热绝缘性能好和摩擦阻力较小等优点，被广泛的应用于航空、船舶、汽车、电器、包装、玩具、电子等行业。但是，大多数塑料制品都是模制品，由于注塑、挤压等工艺限制，相当一部分制品因尺寸、形状及结构的限制，不能一次加工成型，需要二次加工进行连接。

焊接是一种常用的塑料二次加工方法，可以对塑料进行加工改造成所需形状。但是传统的塑料焊接方法也存在一些弊端，如胶结效率低、连接强度不高且受环境影响较大；热板焊接容易导致塑料件与加热工具粘结且造成空气污染；振动焊和超声波焊会使最终产品具有残余振动应力和热应力，加速制品的老化。

发明内容

有鉴于现有技术的上述的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种自动线上塑料激光焊接方法及设备，旨在提供一种新的塑料焊接技术用以取代传统焊接技术，克服传统焊接技术的不足之处。

因此，本发明第一方面公开了一种自动线上塑料激光焊接方法，所述方法包括：

以焊接面处贴合第一塑料板和第二塑料板；交错以所述第一塑料板或所述第二塑料板为主焊接板，调整激光焊接的中心位置自所述焊接面偏向所述主焊接板，并对所述焊接面处的所在区域进行激光焊接操作，以使所述主焊接板的塑料热熔而入侵至另一焊接板；其中，单次所述激光焊接操作的所述中心位置偏向所述主焊接板，且整体焊接区域覆盖至所述焊接面处两侧的所述第一料板和所述第二塑料板二者的局部区域；且在单次所述激光焊接中，所述主焊接板的焊接区域大于另一焊接板的焊接区域。

可选的，所述方法还包括：

在激光相对且与所述焊接面垂直的一侧设置用于吸收激光并产生热量的钨钢。

可选的，所述方法还包括：

控制所述钨钢在激光焊接过程中以预设速度旋转；其中，所述钨钢为圆筒状。

可选的，所述方法还包括：

调整激光焊接的所述中心位置，使当前激光焊操作对应的整体焊接区域与上一次激光焊接操作对应的整体焊接区域产生部分重合。

可选的，所述方法还包括：

调整激光焊接的所述中心位置，使当前激光焊操作对应的整体焊接区域与上上次激光焊接操作对应的整体焊接区域产生部分重合。

本发明第二方面公开了一种自动线上塑料激光焊接设备，所述设备包括：

工作台面，用于装载第一塑料板和第二塑料板，并使所述第一塑料板和所述第二塑料板以焊接面处贴合；

激光焊接模组，用于对所述第一塑料板和所述第二塑料板的焊接面处进行激光焊接；其中，所述激光焊接模组是交错以所述第一塑料板或所述第二塑料板为主焊接板，调整激光焊接的中心位置自所述焊接面偏向所述主焊接板，并对所述焊接面处的所在区域进行激光焊接操作，以使所述主焊接板的塑料热熔而入侵至另一焊接板；其中，单次所述激光焊接操作的所述中心位置偏向所述主焊接板，且整体焊接区域覆盖至所述焊接面处两侧的所述第一料板和所述第二塑料板二者的局部区域；且在单次所述激光焊接中，所述主焊接板的焊接区域大于另一焊接板的焊接区域。

可选的，所述设备还包括：钨钢；

所述钨钢设置于激光相对且与所述焊接面垂直的一侧，用于吸收激光并产生热量。

可选的，所述设备还包括：

旋转控制单元，用于控制所述钨钢在激光焊接过程中以预设速度旋转；其中，所述钨钢为圆筒状。

可选的，所述设备还包括：

第一调整单元，用于调整激光焊接的所述中心位置，使当前激光焊操作对应的整体焊接区域与上一次激光焊接操作对应的整体焊接区域产生部分重合。

可选的，所述设备还包括：

第二调整单元，用于调整激光焊接的所述中心位置，使当前激光焊操作对应的整体焊接区域与上上次激光焊接操作对应的整体焊接区域产生部分重合。

本发明的有益效果：1、本发明采用对塑料采用激光焊接的方式，相较于传统塑料焊接方式，具有如下优点：一、能生成精密、牢固和密封(不透气和不漏水)的焊接；二、易于控制，具有良好的适应性；三、极大地减小了制品的振动应力和热应力；四、焊接残留物少，减少环境污染。2、本发明交错以第一塑料板或第二塑料板为主焊接板，调整激光焊接的中心位置自焊接面偏向主焊接板，并对焊接面处的所在区域进行激光焊接操作，以使主焊接板的塑料热熔而入侵至另一焊接板。本发明采用激光交错焊接使得主焊接板的塑料热熔入侵到另一焊接板，这样两块塑料板热熔的塑料互相入侵，达到咬合效果，从而使得两块塑料板紧紧的焊接在一起。

附图说明

图1是本发明一具体实施例提供的一种自动线上塑料激光焊接方法的流程示意图；

图2是本发明一具体实施例提供的一种自动线上塑料激光焊接设备的结构示意图；

图3是本发明一具体实施例提供的第一塑料板与第二塑料板焊接区域的第一示意图；

图4是本发明一具体实施例提供的第一塑料板与第二塑料板焊接区域的第二示意图；

图5是本发明一具体实施例提供的第一塑料板与第二塑料板焊接区域的第三示意图；

图6是本发明一具体实施例提供的第一塑料板与第二塑料板焊接区域的第四示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种自动线上塑料激光焊接方法及设备，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进技术细节实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

焊接是一种常用的塑料二次加工方法，可以对塑料进行加工改造成所需形状。但是传统的塑料焊接方法也存在一些弊端，如胶结效率低、连接强度不高且受环境影响较大；热板焊接容易导致塑料件与加热工具粘结且造成空气污染；振动焊和超声波焊会使最终产品具有残余振动应力和热应力，加速制品的老化。

因此，本发明实施例提供了一种自动线上塑料激光焊接方法，如图1所示，该方法包括：

步骤S101：以焊接面处贴合第一塑料板和第二塑料板。

可选的，在第一塑料板焊接面的对立面以及第二塑料板焊接面的对立面施加压力，使得第一塑料板以及第二塑料板以焊接面作为两块塑料板的接触面进行贴合。

需要说明的是，焊接面为第一塑料板和第二塑料板的接触面。焊接面为第一塑料板和第二塑料板激光焊接的连接面。在第一塑料板和第二塑料板进行贴合时，必须保证焊接面贴合处没有间隙，以避免在进行激光焊接过程中，因为间隙导致焊接的不牢固。本发明实施例采用的是热塑性的塑料，即在一定温度下可以软化或者熔融成任意形状的塑料。本发明实施例适合各种热塑性材料，尤其是聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)塑料。

步骤S102：交错以第一塑料板或第二塑料板为主焊接板，调整激光焊接的中心位置自焊接面偏向主焊接板，并对焊接面处的所在区域进行激光焊接操作，以使主焊接板的塑料热熔而入侵至另一焊接板。

其中，单次激光焊接操作的中心位置偏向主焊接板，且整体焊接区域覆盖至焊接面处两侧的第一料板和第二塑料板二者的局部区域；且在单次激光焊接中，主焊接板的焊接区域大于另一焊接板的焊接区域。

可选的，在一具体实施例中，第一次以第一塑料板作为主焊接板，使得激光焊接的中心位置偏向第一塑料板，在第一塑料板和第二塑料板上形成焊接区域进行激光焊接操作，其中，在第一塑料板上的焊接区域大于第二塑料板上的焊接区域。第二次以第二塑料板作为主焊接板，使得激光焊接的中心位置偏向第二塑料板，在第一塑料板和第二塑料板上形成焊接区域进行激光焊接操作，其中，在第二塑料板上的焊接区域大于第一塑料板上的焊接区域。第三次以第一塑料板作为主焊接板。第四次以第二塑料板作为主焊接板…以此类推，交替以第一塑料板或者第二塑料板为主焊接板进行焊接。该实施例以第一塑料板作为主焊接板开始焊接工作，但是在应用过程中，可以根据实际情况确定哪一块塑料板作为主焊接板开始焊接工作。值得一提的是，每进行一次焊接，激光焊接的中心位置都会向未焊接的方向移动预设的距离，如焊接是自左向右，激光焊接每进行一次焊接，就会向右方移动预设的距离。

需要说明的是，每交错更新一次主焊接板，调整激光焊接的中心位置向焊接面处的所在区域中的未焊接区域移动预设距离，且偏向主焊接板。预设距离可以根据第一塑料板和第二塑料板的大小确定。使主焊接板上的焊接区域的塑料受到激光热量产生热熔，入侵至另一焊接板，等温度下降入侵至另一焊接板的塑料凝固，以此将两块塑料板焊接在一起。主焊接板和另一焊接板都有焊接区域，且主焊接板的焊接区域大于另一焊接板的焊接区域，是为了保证能够使主焊接板热熔的塑料能够成功渗透入侵至另一焊接板。需要说明的是，本发明实施例采用激光交错焊接使得主焊接板的塑料热熔入侵到另一焊接板，这样两块塑料板热熔的塑料互相入侵，达到咬合效果，从而使得两块塑料板紧紧的焊接在一起。

可选的，该方法还包括：

在激光相对且与焊接面垂直的一侧设置用于吸收激光并产生热量的钨钢。

需要说明的是，当焊接的塑料是透明或者吸光性能不够的塑料时，塑料吸收的热量难以使本身产生热熔。所以本发明实施例在激光相对且与焊接面垂直的一侧设置钨钢，用于吸收激光产生热量，提供给塑料热熔的热量。解决了部分塑料吸光不够导致热量过低无法热熔的问题。钨钢具有良好的吸光性能，且熔点较高，可以提供足以热熔塑料的热量。要保证钨钢相对于激光一侧设置，保证钨钢可以吸收到激光。

可选的，该方法还包括：

控制钨钢在激光焊接过程中以预设速度旋转；其中，钨钢为圆筒状。

需要说明的是，将钨钢设置于圆筒状并进行旋转可以避免激光长期加热同一个点，使该点的温度持续升高，从而熔化击穿钨钢。

可选的，在一具体实施例中，焊接区域示意图可以如图3所示，图3中301为第一塑料板，302为第二塑料板，303为焊接面，每个圆为每次交错焊接的焊接区域。图3对应的焊接方式，使得每个焊接区域不发生重合，焊接区域少，使得焊接效率提高。

可选的，在一具体实施例中，该方法还包括：

调整激光焊接的中心位置，使当前激光焊操作对应的整体焊接区域与上一次激光焊接操作对应的整体焊接区域相切。

该实施例可以如图4所示，图4中301为第一塑料板，302为第二塑料板，303为焊接面，每个圆为每次交错焊接的焊接区域。图4对应的焊接方式，使每个圆形焊接区域与上个焊接区域相切，保证焊接面的每个位置得到焊接，保证了焊接质量。

可选的，在一具体实施例中，该方法还包括：

调整激光焊接的中心位置，使当前激光焊操作对应的整体焊接区域与上一次激光焊接操作对应的整体焊接区域产生部分重合。

该实施例可以如图5所示，图5中301为第一塑料板，302为第二塑料板，303为焊接面，每个圆为每次交错焊接的焊接区域。每次焊接区域都会和上次焊接区域发生部分重叠。图5所对应的焊接方式，让部分位置得到两次焊接，使得焊接更加紧密，可以有效提高焊接的牢固程度。

可选的，在一具体实施例中，该方法，还包括：

调整激光焊接的中心位置，使当前激光焊操作对应的整体焊接区域与上上次激光焊接操作对应的整体焊接区域产生部分重合。

该实施例可以如图6所示，图6中301为第一塑料板，302为第二塑料板，303为焊接面，每个圆为每次交错焊接的焊接区域。每次焊接区域都会和上上次焊接区域发生重合，又因为每次焊接区域都会跨越焊接面使得第一塑料板和第二塑料板都存在，所以每次焊接区域也会与下次焊接区域发生重叠。图6所对应的焊接方式，让焊接面上的部分位置得到多次焊接，使得焊接变得十分紧密，这样大大的提高了焊接的牢固程度。

本发明实施例采用对塑料采用激光焊接的方式，相较于传统塑料焊接方式，具有如下优点：一、能生成精密、牢固和密封(不透气和不漏水)的焊接；二、易于控制，具有良好的适应性；三、极大地减小了制品的振动应力和热应力；四、焊接残留物少，减少环境污染。本发明实施例交错以第一塑料板或第二塑料板为主焊接板，调整激光焊接的中心位置自焊接面偏向主焊接板，并对焊接面处的所在区域进行激光焊接操作，以使主焊接板的塑料热熔而入侵至另一焊接板。本发明采用激光交错焊接使得主焊接板的塑料热熔入侵到另一焊接板，这样两块塑料板热熔的塑料互相入侵，达到咬合效果，从而使得两块塑料板紧紧的焊接在一起。

基于上述公开的一种自动线上塑料激光焊接方法，本发明实施例还公开了一种自动线上塑料激光焊接设备，设备包括：

工作台面，用于装载第一塑料板和第二塑料板，并使第一塑料板和第二塑料板以焊接面处贴合；

激光焊接模组，用于对第一塑料板和第二塑料板的焊接面处进行激光焊接；其中，激光焊接模组是交错以第一塑料板或第二塑料板为主焊接板，调整激光焊接的中心位置自焊接面偏向主焊接板，并对焊接面处的所在区域进行激光焊接操作，以使主焊接板的塑料热熔而入侵至另一焊接板；其中，单次激光焊接操作的中心位置偏向主焊接板，且整体焊接区域覆盖至焊接面处两侧的第一料板和第二塑料板二者的局部区域；且在单次激光焊接中，主焊接板的焊接区域大于另一焊接板的焊接区域。

可选的，在一具体实施例中，该设备的结构示意图可以如图2所示，图2中201为激光发生器，202为光路，203为焊接头，204为工作台面，205为钨钢，206为待焊的第一塑料板和第二塑料板。其中激光发生器201、光路202、焊接头203为激光焊接模组的部分组成构造，钨钢205设置于激光相对且与焊接面垂直的一侧。图中激光在工作台面上方，所以钨钢205设置于工作台面上，第一塑料板和第二塑料板的焊接面下方。

需要说明的是，本发明实施例不限制焊接头和钨钢的设置位置，可以在工作台上方也可以在工作台下方，只要保证焊接头和钨钢相对设置，使钨钢能够吸收到焊接头的激光即可。

可选的，设备还包括：钨钢；

钨钢设置于激光相对且与焊接面垂直的一侧，用于吸收激光并产生热量。

可选的，设备还包括：

旋转控制单元，用于控制钨钢在激光焊接过程中以预设速度旋转；其中，钨钢为圆筒状。

可选的，设备还包括：

第一调整单元，用于调整激光焊接的中心位置，使当前激光焊操作对应的整体焊接区域与上一次激光焊接操作对应的整体焊接区域产生部分重合。

本发明实施例采用对塑料采用激光焊接的方式，相较于传统塑料焊接方式，具有如下优点：一、能生成精密、牢固和密封(不透气和不漏水)的焊接；二、易于控制，具有良好的适应性；三、极大地减小了制品的振动应力和热应力；四、焊接残留物少，减少环境污染。本发明实施例的激光焊接模组交错以第一塑料板或第二塑料板为主焊接板，调整激光焊接的中心位置自焊接面偏向主焊接板，并对焊接面处的所在区域进行激光焊接操作，以使主焊接板的塑料热熔而入侵至另一焊接板。本发明采用激光交错焊接使得主焊接板的塑料热熔入侵到另一焊接板，这样两块塑料板热熔的塑料互相入侵，达到咬合效果，从而使得两块塑料板紧紧的焊接在一起。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。