專利名稱：用于激光焊接熱塑樹脂部件的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于激光焊接熱塑樹脂部件的方法和裝置。特別地，本發(fā)明涉及一種通過使由可透射激光束的透射性熱塑樹脂形成的部件以及由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂形成的部件熔融而使它們接合的方法和裝置。
背景技術(shù)：
為響應(yīng)近年來減小各種領(lǐng)域的元件例如汽車元件的重量和成本的需要，經(jīng)常利用樹脂材料制成這種部件并且將這種部件形成為樹脂模制品。當(dāng)要形成具有復(fù)雜形狀的樹脂模制品時，預(yù)先模制多個由樹脂模制品制成的構(gòu)件，然后通過焊接將這些構(gòu)件接合在一起以便提高生產(chǎn)率。
作為用于焊接這種樹脂模制品的常規(guī)方法的示例，專利文獻1中所述的用于激光焊接樹脂部件的方法按以下方式執(zhí)行在照射步驟中，執(zhí)行激光束照射，同時使透射性樹脂部件和吸收性樹脂部件的至少一個接合端面附近處于減壓氣氛下，其中通過加熱和熔融分別相對于作為熱源的激光束具有透射性和吸收性的透射性樹脂部件和吸收性樹脂部件的接合端面而使它們接合在一起。
專利文獻1JP專利公報(Kokai)No.2002-283457A發(fā)明內(nèi)容在上述用于激光焊接樹脂部件的方法中，即使在接合端面之間存在間隙仍可獲得足夠的接合強度而不必使用加工夾具；但是，兩個部件的焊接部分處強度可能會不均勻。即，接觸面上的熔融樹脂廣泛分散在焊接面上，從而使生成的熱擴散。結(jié)果，由樹脂填充的間隙部分的焊接強度和焊接良好的部分的焊接強度之間產(chǎn)生差異。另外，這種因素會導(dǎo)致在焊接部分的減壓側(cè)上出現(xiàn)毛邊。具體地，由于殼體內(nèi)部和外部的壓力差，焊接的樹脂經(jīng)常被擠壓到殼體內(nèi)，從而引起毛邊的出現(xiàn)。
本發(fā)明基于上述問題而做出。本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠因此提高焊接樹脂部件時的焊接強度并減小焊接強度的變化的用于激光焊接熱塑樹脂部件的方法和裝置。本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠因此減少從焊接部分突出的毛邊并提高產(chǎn)品質(zhì)量的用于激光焊接熱塑樹脂部件的方法和裝置。
為實現(xiàn)上述目的，在根據(jù)本發(fā)明的用于激光焊接熱塑性部件的方法中，使由可透射激光束的透射性熱塑樹脂形成的第一部件與由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂形成的第二部件相互接觸，并使用激光束熔融所述部件的接觸面而使所述接觸面接合。該方法的特征在于，在減壓氣氛下使該第一部件和該第二部件相互接觸，以及使用激光束從第一部件一側(cè)照射這兩個部件的接觸面。
在構(gòu)型如上所述的根據(jù)本發(fā)明的用于激光焊接熱塑樹脂的方法中，使由可透射激光束的透射性熱塑樹脂形成的第一部件與由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂形成的第二部件相互接觸。使用激光束從可透射激光束的第一部件一側(cè)照射這兩個部件，在不透射激光束的第二部件的表面上積聚能量，從而生熱。由于進一步的激光束照射，所以生成的熱量增加，第一部件的接觸面通過第二部件的接觸面同時被加熱，這兩個部件的接觸面熔融，從而將這兩個部件焊接在一起。由于兩個部件在減壓氣氛下相互接觸，所以在焊接時產(chǎn)生的熱量不會朝系統(tǒng)外部擴散。因此，熔融聚合物緩慢冷卻，從而可避免由于聚合物驟冷導(dǎo)致的缺陷。因此，可獲得均勻的焊接部分，從而可提高焊接強度并減少焊接強度的變化。
在根據(jù)本發(fā)明的用于激光焊接熱塑樹脂部件的方法的另一實施例中，使由可透射激光束的透射性熱塑樹脂形成的第一部件與由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂形成的第二部件相互接觸，并通過使用激光束熔融而使所述部件的接觸面接合。該方法的特征在于在含有低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體的氣氛下使該第一部件和該第二部件相互接觸；以及使用激光束從該第一部件一側(cè)照射這兩個部件的接觸面。優(yōu)選地，這種低導(dǎo)熱性氣體是導(dǎo)熱性低于空氣的氣體。這種氣體的優(yōu)選示例包括氮氣、碳酸氣、氨氣等?？墒褂玫亩栊詺怏w的示例包括諸如氦氣、氬氣和氖氣的稀有氣體。還可使用上述氣體的組合。
在構(gòu)型如上所述的根據(jù)本發(fā)明的用于激光焊接熱塑樹脂部件的方法中，使用低導(dǎo)熱性氣體、惰性氣體等替換容納兩個待焊接部件的殼體內(nèi)的氣體，從而可抑制熱向殼體外部擴散。因此，熔融聚合物緩慢冷卻，并可避免由于聚合物驟冷導(dǎo)致的缺陷，從而可降低冷卻速率。因此，可提高焊接部的結(jié)晶度，從而提高焊接強度并減少焊接強度的變化。
另外，根據(jù)本發(fā)明的用于激光焊接熱塑樹脂部件的裝置是這樣一種焊接裝置，其中通過使用激光束熔融而使由可透射激光束的透射性熱塑樹脂形成的第一部件與由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂形成的第二部件的接觸面接合。該裝置配備有容納第一部件和第二部件的殼體、用于降低該殼體內(nèi)的壓力的減壓裝置以及激光束發(fā)生器，由此熔融第一部件和第二部件的至少一個接觸面。使用激光束從第一部件一側(cè)照射這兩個部件的接觸面。
在構(gòu)型如上所述的用于激光焊接的裝置中，當(dāng)焊接所述兩個由熱塑樹脂形成的部件時，容納這兩個部件的殼體內(nèi)的壓力降低，從而用于熱擴散的空氣變稀薄，使已經(jīng)因通過激光束照射加熱而熔融的聚合物的熱擴散受到抑制。因此，可減少由于部件的形狀等導(dǎo)致的溫度波動，并可防止熔融部分驟冷。因此，可通過緩慢冷卻提高熔融部分的結(jié)晶度，從而提高焊接強度并減少強度的變化。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的用于激光焊接熱塑樹脂部件的裝置的另一實施例中，通過使用激光束熔融而使由可透射激光束的透射性熱塑樹脂形成的第一部件與由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂形成的第二部件的接觸面相接合。該裝置配備有容納第一部件和第二部件的殼體、向殼體提供低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體的氣體供應(yīng)裝置以及激光束發(fā)生器，由此熔融該第一部件和第二部件的至少一個接觸面。優(yōu)選地，該氣體供應(yīng)裝置提供氮氣、碳酸氣、氨氣、氦氣、氬氣或氖氣。
在構(gòu)型如上所述的激光焊接裝置中，當(dāng)焊接由熱塑樹脂形成的兩個部件時向容納所述兩個部件的殼體內(nèi)提供低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體，以使該殼體內(nèi)部空間中的導(dǎo)熱減少，從而抑制因通過激光束照射加熱而熔融的聚合物的熱擴散。因此，可降低由部件的形狀等導(dǎo)致的溫度波動，并可防止熔融部分驟冷。因此，可通過緩慢冷卻來提高熔融部分的結(jié)晶度，從而提高焊接強度并減少強度的變化。
在根據(jù)本發(fā)明的激光焊接方法和裝置中，用作可透射激光束的透射性熱塑樹脂的樹脂類型沒有特別的限制，只要該樹脂是熱塑性的并且能夠透射作為熱源的激光束即可。這種樹脂的示例包括諸如尼龍6(PA6)或尼龍66(PA66)的聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)以及聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。另外，可使用根據(jù)需要添加了著色劑或諸如玻璃纖維或碳纖維的加強纖維的樹脂。短語“透射激光束”是指激光束透射率優(yōu)選地為20％或更大，更優(yōu)選為50％或更大，再優(yōu)選為80％或更大，尤其優(yōu)選為90％或更大。
用作可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂的樹脂類型沒有特別的限制，只要這種樹脂是熱塑性的并且能夠吸收作為熱源的激光束而不使激光束透射即可。這種樹脂的示例包括諸如尼龍6(PA6)或尼龍66(PA66)的聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和PPS。另外，可使用根據(jù)需要添加了諸如玻璃纖維或碳纖維的加強纖維的樹脂。短語“吸收激光束”是指激光束透射率優(yōu)選地為10％或更小，更優(yōu)選為5％或更小，再優(yōu)選為1％或更小。
另外，優(yōu)選地，用于透射性熱塑樹脂部件的樹脂和用于吸收性熱塑樹脂部件的樹脂的組合是彼此相容的樹脂的組合。這種組合的示例包括尼龍6和尼龍66、PET和PC以及PC和PBT的組合，另外還包括相同類型的兩種樹脂的組合，例如尼龍6和尼龍6或者尼龍66和尼龍66。
在本發(fā)明的激光焊接方法和裝置中，例如，可根據(jù)可透射激光束的透射性樹脂材料的吸收光譜以及部件的厚度(透射長度)之間的關(guān)系，適當(dāng)?shù)剡x擇用于照射這兩個部件接觸面的激光束的類型。這種激光束的示例包括由Nd:玻璃(釹3+:玻璃)激光器、Nd:YAG(釹3+:YAG)激光器、紅寶石激光器、氦氖激光器、氪激光器、氬激光器、H2激光器、N2激光器或半導(dǎo)體激光器生成的激光束。這種激光束的更優(yōu)選示例包括由Nd:YAG激光器生成的激光束(激光束的波長1060nm)和由半導(dǎo)體激光器生成的激光束(激光束的波長500～1000nm)。
另外，優(yōu)選地，激光輸出功率為10～900W。如果輸出功率小于10W，則輸出功率過低而不能使兩個樹脂部件的接觸面熔融。如果輸出功率超過900W，則過大的輸出功率將使樹脂部件氣化或惡化。
通過使用本發(fā)明的用于激光焊接熱塑樹脂部件的方法和裝置，可均勻地焊接由熱塑樹脂構(gòu)成的兩個部件并具有高的焊接強度。另外，由于能夠防止從焊接部分擠壓出毛邊，所以可提高焊接樹脂部件的質(zhì)量。此外，即使是在樹脂部件具有高熔點的情況下，使用設(shè)備成本低的低輸出激光器仍可獲得高的焊接強度，從而可減少強度的變化。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的激光焊接裝置一種實施例的主要部分的構(gòu)型；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的激光焊接裝置另一實施例的主要部分的構(gòu)型。
具體實施例方式
下面，將根據(jù)附圖詳細說明根據(jù)本發(fā)明的用于激光焊接熱塑樹脂部件的裝置的一個實施例。圖1示出根據(jù)本實施例的用于激光焊接熱塑樹脂部件的裝置主要部分的構(gòu)型。
在圖1中，對于本實施例的用于激光焊接熱塑部件的裝置1，使由可透射激光束的透射性熱塑樹脂制成的第一部件2與由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂制成的第二部件3相互接觸，并且通過使用激光束熔融而使接觸面4接合。此外，激光焊接裝置1是這樣一種焊接裝置，其中在減壓氣氛下使該第一部件和該第二部件相互接觸，并使用由激光射束發(fā)生器10生成的激光束從可透射激光束的第一部件一側(cè)照射這兩個部件的接觸面4，從而通過熔融使這兩個部件2和3接合。
激光焊接裝置1配備有容納第一部件2和第二部件3的殼體5，還配備有用于將該殼體內(nèi)的壓力降低到低于大氣壓力的減壓裝置，例如真空泵6。該裝置構(gòu)造成使真空泵6能夠在殼體5內(nèi)形成減壓環(huán)境，并且在減壓氣氛下容納兩個部件2和3，以便能將所述部件焊接在一起。激光焊接裝置1配備有激光束發(fā)生器10，由此可使第一部件2和第二部件3的至少一個接觸面4熔融。
激光束發(fā)生器10包括激光振蕩器11和經(jīng)由光纖與該激光振蕩器連接的激光頭12。優(yōu)選地，激光頭發(fā)射的激光束是半導(dǎo)體激光束，其波長例如為940nm，其輸出功率為約10～900W。激光頭12上連接有移送機構(gòu)13，該移送機構(gòu)用于在焊接期間以大約0.1～5m/min的處理速度移送激光頭?？蛇m當(dāng)使用的移送裝置13這樣構(gòu)成即，在激光頭12上連接工業(yè)機器人；使用二維臺架或三維臺架移送部件；控制由光學(xué)透鏡和鏡件的組合形成的焦點；或者使用多個激光頭同時照射多個部分。
第一部件2例如由作為透射性熱塑樹脂材料的玻璃加強的尼龍6制成。第二部件3例如由通過使玻璃加強的尼龍6與碳黑或著色劑混合而得到的樹脂材料制成。由混合了碳黑或著色劑的吸收性熱塑樹脂材料制成的第二部件3具有激光束吸收能力。另外，第二部件3吸收激光束從而在該部件內(nèi)積聚激光能量，由此發(fā)熱。
激光焊接裝置1配備有夾緊機構(gòu)15，由此向兩個部件2和3施加擠壓力以使所述部件相互緊密接觸。當(dāng)兩個部件2和3通過焊接接合時，夾緊機構(gòu)15防止這兩個部件因熔融部分的體積膨脹而相對移動，該體積膨脹是由于使用激光束熔融至少一個部件的接觸面而導(dǎo)致的。夾緊機構(gòu)15用于均勻焊接兩個部件?？墒褂玫膴A緊機構(gòu)15構(gòu)造成使用彈簧機構(gòu)等使兩個部件相互壓靠；從上部擠壓放置在基座等上的兩個部件；使用液體壓力例如水壓擠壓這兩個部件，或使用壓縮空氣擠壓這兩個部件。
形成第一部件2并且可透射激光束的透射性熱塑樹脂材料的激光束透射率優(yōu)選地為20％或更大，更優(yōu)選為50％或更大，再優(yōu)選為80％或更大，尤其優(yōu)選為90％或更大。形成第二部件3并且可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂材料的激光束透射率優(yōu)選地為10％或更小，更優(yōu)選為5％或更小，再優(yōu)選為1％或更小。由于形成第二部件3的樹脂材料幾乎完全沒有透射激光束的能力，所以其可被稱為非透射性熱塑樹脂材料。第二部件3吸收激光束而幾乎完全沒有透射激光束的能力。因此，激光束的能量積聚在第二部件內(nèi)，由此發(fā)熱。
下面將說明本實施例中的構(gòu)型如上所述的用于激光焊接熱塑部件的裝置1的操作。在激光焊接裝置1的殼體5內(nèi)使第一部件2和第二部件3相互重疊。使用夾緊機構(gòu)15將這兩個部件2和3相互緊密地擠壓。將這兩個部件設(shè)置成相互重疊以使透射性部件2朝向激光頭12。在這種狀態(tài)下操作真空泵6，則排出殼體5內(nèi)的空氣，從而降低該殼體內(nèi)的壓力。優(yōu)選地，使壓力降低到盡可能接近真空的狀態(tài)。具體地，壓力優(yōu)選在0～1KPa的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0～0.1KPa的范圍內(nèi)。
在降低殼體5內(nèi)的壓力之后，操作激光束發(fā)生器10以將激光束R指向兩個部件2和3的接觸面4。然后，由于使用激光頭內(nèi)的照射透鏡使激光束R聚焦在位于吸收激光束的第二部件3頂側(cè)的接觸面4上，所以在該接觸面附近產(chǎn)生熱。當(dāng)向接觸面4提供一定量的能量時，第二部件3的接觸面4附近熔融，然后第一部件2的接觸面熔融。這樣，兩個熔融部分4a熔合在一起，從而第一部件2和第二部件3的接觸面4熔合在一起。如上所述，在這兩個部件的接觸面4都熔融之后，移送機構(gòu)13移送激光頭12以便延長熔融部分4a的寬度。結(jié)果，兩個部件的熔融部分可連續(xù)形成。
使用移送機構(gòu)13移送激光頭12以使所有待焊接部分熔融。此后，停止激光束發(fā)生器10。停止激光束R的照射之后，熔融部分4a冷卻。此時，殼體5含有處于減壓狀態(tài)下的稀薄空氣，因此抑制熱擴散，這繼而可抑制朝系統(tǒng)外部的熱擴散。這樣，減小了熔融聚合物的冷卻速率，聚合物不是驟冷而是緩慢變冷，從而形成焊接部分4b。由于熔融部分這樣緩慢變冷，所以可減小由部件的形狀導(dǎo)致的溫度波動。結(jié)果，焊接部分4b的結(jié)晶度增加，從而提高焊接強度并減少強度的變化。另外，由于殼體5內(nèi)的壓力減小，所以聚合物本身的熔點降低。因此，可使用低輸出激光束執(zhí)行焊接，從而節(jié)省設(shè)備成本。另外，即使是在減壓環(huán)境中進行焊接，也可將兩個部件整體放置在減壓氣氛下，以便不會出現(xiàn)毛邊。
如上所述，在本實施例的激光焊接裝置1中，在減壓氣氛下使由透射性熱塑樹脂形成的第一部件2和由吸收性熱塑樹脂形成的第二部件3相互接觸，并使用激光束從可透射激光束的第二部件2一側(cè)照射接觸面4，從而焊接這兩個部件。因此，抑制了朝系統(tǒng)外部的熱擴散從而使熔融聚合物緩慢冷卻。另外，減少了由部件的形狀等導(dǎo)致的溫度波動。因此，改善了焊接部分的結(jié)晶度，從而增加焊接強度并減少強度的變化。因此，可抑制毛邊的出現(xiàn)，從而提高焊接質(zhì)量。
下面將參照圖2詳細說明本發(fā)明的另一實施例。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的用于激光焊接熱塑樹脂部件的裝置另一實施例的主要部分的構(gòu)型。另外，與上述實施例相比，本實施例的特征在于用低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體取代用于容納兩個待焊接部件的殼體內(nèi)的氣體以進行焊接。因此，對于與上述實施例的對應(yīng)部分的構(gòu)型相同的本實施例的其它部件，在本實施例中應(yīng)用與上述實施例中相同的標(biāo)號，以便省略對該部件的詳細說明。
在圖2中，在本實施例的用于激光焊接熱塑樹脂部件的裝置1A內(nèi)，使由可透射激光束的透射性熱塑樹脂制成的第一部件2與由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂制成第二部件3相互接觸，并且通過使用從激光束發(fā)生器10發(fā)出的激光束熔融接觸面4而使所述接觸面接合。另外，激光焊接裝置1A是一種這樣的裝置，其中在包含低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體的氣氛下使第一部件和第二部件相互接觸，并使用激光束從可透射激光束的第一部件一側(cè)照射這兩個部件的接觸面4，從而焊接兩個部件2和3。
激光焊接裝置1A配備有用于容納第一部件2和第二部件3的殼體5。該殼體配備有提供低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體的氣體供應(yīng)裝置20，所述氣體保持在氣體容器21內(nèi)。該裝置構(gòu)造成通過氣體供應(yīng)裝置20用低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體替換殼體5內(nèi)的氣體；在低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體的環(huán)境下容納兩個部件2和3以便焊接所述部件。不必使用低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體替換100％的殼體內(nèi)氣體。例如，可替換50％或更多的殼體內(nèi)氣體。
如上述實施例中所述，激光束發(fā)生器10包括激光振蕩器11和經(jīng)由光纖與該激光振蕩器連接的激光頭12。另外，激光頭12上連接有移送機構(gòu)13，該移送機構(gòu)在焊接時以例如大約0.1～5m/min的處理速度移送該激光頭12。此外，激光焊接裝置1A配備有夾緊機構(gòu)15，通過該夾緊機構(gòu)向兩個部件2和3施加擠壓力以使所述部件相互緊密接觸。這種構(gòu)型等同于上述實施例內(nèi)的構(gòu)型。因此，在此省略其詳細說明。另外，由于第一部件2和第二部件3的構(gòu)型等同于上述實施例中的構(gòu)型，所以省略對所述部件的詳細說明。
當(dāng)使用本實施例中的激光焊接裝置1A進行焊接時，在殼體5內(nèi)使第一部件2和第二部件3相互重疊，并使用夾緊機構(gòu)15將這兩個部件2和3相互緊密地擠壓。將這兩個部件設(shè)置成相互重疊以使透射性部件2朝向激光頭12。在這種狀態(tài)下，例如，操作氣體供應(yīng)裝置20以便通過向殼體5a內(nèi)提供低導(dǎo)熱性氣體來用該氣體替換殼體5a內(nèi)的氣體。這種低導(dǎo)熱性氣體的優(yōu)選示例是導(dǎo)熱系數(shù)低于空氣(0.0221 kcal/mh℃)的氣體。該氣體的優(yōu)選示例包括氮氣(0.0207 kcal/mh℃)、碳酸氣(0.0125 kcal/mh℃)、氨氣(0.0188 kcal/mh℃)等。
在用低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體替換殼體5內(nèi)氣體的情況下操作激光束發(fā)生器10。然后，使用激光束R照射并加熱兩個部件2和3的接觸面4，以使接觸面附近熔融。這樣就形成熔融部分4a。低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體環(huán)繞著這兩個部件，從而經(jīng)由該氣體限制熔融部分的熱擴散量。因此，熔融部分4a的聚合物不是驟冷而是緩慢冷卻以形成焊接部分4b。即，抑制朝系統(tǒng)外部的熱擴散從而降低冷卻速率。結(jié)果，增加了焊接部分4b的結(jié)晶度，從而提高了焊接部分內(nèi)的焊接強度并減小了強度的變化。
如上所述，在本實施例的激光焊接裝置1A中，在用低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體替換殼體5內(nèi)氣體的情況下，使兩個部件2和3相互接觸，并使用激光束從由具有激光束透射能力的樹脂制成的第一部件一側(cè)照射這兩個部件的接觸面，以將這兩個部件焊接在一起。因此，抑制了朝系統(tǒng)外部的熱擴散，使得熔融聚合物緩慢冷卻。另外，溫度波動減小，焊接部分的結(jié)晶度增加，使得焊接強度提高。因此，可減小強度變化并防止出現(xiàn)毛邊，從而可提高焊接質(zhì)量。
上文已詳細說明了本發(fā)明的實施例。但是，本發(fā)明并不局限于上述實施例。因此，可在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的范圍所述精神的情況下進行各種變型。例如，可將構(gòu)成激光束生成裝置的激光振蕩器和激光頭合并在一起以便能可移動地設(shè)置在殼體內(nèi)。
當(dāng)然，除了上述熱塑樹脂之外，還可使用通用熱塑樹脂、通用工程塑料、超級工程塑料和熱塑彈性體等。優(yōu)選地，構(gòu)成第一部件并且可透射激光束的透射性熱塑樹脂具有高透射率，而構(gòu)成第二部件并且可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂具有低透射率。優(yōu)選地，這兩個部件之間的透射率相差很大。
工業(yè)適用性在本發(fā)明中，選擇由透射性熱塑樹脂制成的第一部件和由吸收性熱塑樹脂制成的第二部件—所述兩個部件具有不同的激光束透射率，以便能進行焊接，從而可提高焊接強度并減小強度的變化。本發(fā)明可用于焊接各種不同類型的樹脂產(chǎn)品或樹脂元件。
權(quán)利要求
1.一種用于激光焊接熱塑性部件的方法，其中使由可透射激光束的透射性熱塑樹脂形成的第一部件與由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂形成的第二部件相互接觸，通過使用激光束熔融而使所述部件的接觸面相接合，該方法的特征在于在減壓氣氛下使該第一部件和該第二部件相互接觸；以及使用激光束從該第一部件一側(cè)照射這兩個部件的接觸面。
2.一種用于激光焊接熱塑樹脂部件的方法，其中使由可透射激光束的透射性熱塑樹脂形成的第一部件與由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂形成的第二部件相互接觸，通過使用激光束熔融而使所述部件的接觸面相接合，該方法的特征在于在含有低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體的氣氛下使該第一部件和該第二部件相互接觸；以及使用激光束從該第一部件一側(cè)照射這兩個部件的接觸面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的用于激光焊接熱塑樹脂部件的方法，其特征在于，所述低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體為氮氣、碳酸氣、氨氣、氦氣、氬氣或氖氣。
4.一種用于激光焊接熱塑樹脂部件的裝置，其中通過使用激光束熔融而使第一部件和第二部件的接觸面相接合，該第一部件由可透射激光束的透射性熱塑樹脂形成，該第二部件由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂形成，該裝置配備有容納該第一部件和該第二部件的殼體；用于降低該殼體內(nèi)的壓力的減壓裝置；和激光束發(fā)生器，由此熔融該第一部件和該第二部件的至少一個接觸面。
5.一種用于激光焊接熱塑樹脂部件的裝置，其中通過使用激光束熔融而使第一部件和第二部件的接觸面相接合，該第一部件由可透射激光束的透射性熱塑樹脂形成，該第二部件由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂形成，該裝置配備有容納該第一部件和該第二部件的殼體，向該殼體內(nèi)提供低導(dǎo)熱性氣體或惰性氣體的氣體供應(yīng)裝置；以及激光束發(fā)生器，由此熔融該第一部件和該第二部件的至少一個接觸面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的用于激光焊接熱塑樹脂部件的裝置，其特征在于，所述氣體供應(yīng)裝置提供氮氣、碳酸氣、氨氣、氦氣、氬氣或氖氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于激光焊接的方法和裝置，由此當(dāng)焊接由熱塑樹脂材料形成的兩個部件時可實現(xiàn)高焊接強度、低程度的強度變化并且不會出現(xiàn)毛邊。在激光焊接裝置(1)中，通過使用激光束(R)熔融而使由可透射激光束的透射性熱塑樹脂形成的第一部件(2)與由可吸收激光束的吸收性熱塑樹脂形成的第二部件(3)的接觸面(4)相接合。該裝置配備有容納該第一部件和該第二部件的殼體(5)、降低該殼體內(nèi)的壓力的真空泵(6)以及激光束發(fā)生器(10)，由此可使該第一部件和第二部件的至少一個接觸面熔融。在該裝置中，在減壓氣氛下使該第一部件和第二部件相互接觸，并且使用激光束從可透射激光束的第一部件一側(cè)照射這兩個部件的接觸面。
文檔編號B23K35/38GK1951675SQ20061013181
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者渡邊敏雄, 中島毅彥, 中村秀生, 森博志, 藤田進, 中谷光伸 申請人:豐田自動車株式會社, 納幕爾杜邦公司