多层塑料的多波长激光焊接方法及多波长激光装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多层塑料的多波长激光焊接方法及多波长激光装置。方法步骤包括：1）针对待焊接的多层塑料的激光波长吸收的选择性，选择相应波长的激光；2）采用半反半透镜片将不同波长的激光合束，同轴聚焦到待焊接的塑料层，使焊点同轴；3）采用准直聚焦镜调整不同波长的激光聚焦点的位置与不同层塑料接触面一致，实现多层塑料同时吸收激光和融化。多波长激光装置，包括主体结构、合束镜片支座、合束镜片、二维平移调整架、二维平移调整架过渡板、第一光纤适配器、一维调整架、一维调整架过渡板、第二光纤适配器转接板、第二光纤适配器、准直透镜组。本发明专利技术可以不必考虑上层塑料对激光的透过率，实现了材料选择的多样性。

Multi wavelength laser welding method for multilayer plastic and multi wavelength laser device

The invention discloses a multi wavelength laser welding method for multilayer plastics and a multi wavelength laser device. The method comprises the following steps: 1) selective laser wavelength for the absorption of the multilayer plastic welding, choose the corresponding wavelength laser; 2) using semi transparent lenses to different wavelength laser beam coaxial, focused to the plastic layer to be welded, the solder joint coaxial; 3) laser collimation focusing mirror adjustment the wavelength of the focal position and different layers of plastic contact surface, realize the simultaneous absorption of laser melting and multi-layer plastic. Multi wavelength laser device, including the main structure, bearing beam, beam lens lens, the two-dimensional adjusting frame, two-dimensional adjusting frame transition plate, the first optical fiber adapter, one-dimensional adjusting frame, one-dimensional adjusting frame transition plate, second fiber optic adapter adapter plate, second optical fiber adapter, collimating lens group. The invention can realize the variety of material selection without considering the laser transmittance of the upper layer plastic.

【技术实现步骤摘要】
多层塑料的多波长激光焊接方法及多波长激光装置
本专利技术涉及到多波长塑料焊接领域，具体地说，是涉及到一种基于多波长激光的用于塑料焊接的方法及激光器。
技术介绍
现有的使用激光焊接的先决条件是两个零件之一能够透过激光而另一个零件能够吸收激光。大多数塑料能让足量的激光透过，与之配合的另一零件，可以通过添加吸收剂转化为能够吸收激光光束的材料（张惠中，热塑性塑料激光透射焊接的实验研究与数值模拟，2007年12月）。能够透过激光的塑料材料可以是无色透明或者是有颜色的，但是必须能够保证有足量的激光通过，很多材料因为两个透明的塑料层都不能吸收足够的激光能量或者光束不具备足够的穿透能力，所以无法实现加热焊接接触面，无法激光焊接效果。目前解决上述问题实现塑料焊接的技术方案主要是通过在热作用区的塑料材料中添加合适的激光吸收剂，增加塑料材料对激光的吸收。其中激光吸收剂的主要作用是吸收激光器所发出的辐射能量，将辐射能转化为热能，从而使塑料熔化。一般来说碳黑是最常用的吸收剂，基本上所有近红外区域的光波都可以被碳黑吸收（杨坤，吸收剂对热塑性塑料激光透射焊接质量的影响，出版社：激光技术，Vol.33.No.3June，2009）。用炭黑做吸收剂会使激光焊接焊缝颜色变深，与母材颜色不同，但是很多情况，塑料焊接要求成品美观精致，因此不能使用该添加剂。RobertArno等人公开了一种专门用于激光投射焊接的透明吸收染料（Visiblytransparentdyesforthrough-Transmissionlaserwelding.US6911262B2,2005.06.28），可以得到透明的塑料焊缝。添加吸收剂的方式可以直接向待焊接材料中渗入吸收剂，或者向塑料件待焊接的表面渗吸收剂，或者在两块待焊接件的接触处喷涂上或者印刷上吸收剂，这些方式均需外加添加剂，对待焊接的塑料和吸收剂的选择有一定的要求，并不一定适合所有的待焊接塑料材料。Dukane集团推出了一项新的激光焊接系统，能够不使用吸收激光的添加剂进行透明塑料焊接，该系统使用2μm激光器实现激光塑料焊接，通过添加透明聚合物增加吸收量，虽然未使用添加剂，但是增加了透明聚合物，其方式增加吸收剂相同。根据上述分析，目前激光塑料焊接中存在的技术问题是，待焊接的两层塑料材料必须一个透光、一个吸收光，这样往往导致必须添加吸收剂或者透明聚合物，才能确保材料对激光的吸收，进而限制了塑料材料的种类，从而难以提高焊接效果、速率的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种多层塑料的多波长激光焊接方法及多波长激光装置。一种多层塑料的多波长激光焊接方法，步骤包括：1）针对待焊接的多层塑料的激光波长吸收的选择性，选择相应波长的激光，使不同层的塑料分别主要吸收选定波长的激光；2）采用半反半透镜片将不同波长的激光合束，同轴聚焦到待焊接的塑料层，使焊点同轴；3）采用准直聚焦镜调整不同波长的激光聚焦点的位置与不同层塑料接触面一致，实现多层塑料同时吸收激光和融化，焊接成一体。步骤2）所述不同波长的激光合束时，先固定其中一束激光光束位置，然后通过改变另一束激光光束位置，调整两束激光聚焦焦点中心同轴。步骤2）所述不同波长的激光合束时，先固定其中一束激光光束光斑大小，然后通过改变另一束激光光束光斑大小，调整两束激光聚焦焦点重合。一种采用所述方法的多层塑料的多波长激光装置，包括主体结构、合束镜片支座、合束镜片、二维平移调整架、二维平移调整架过渡板、第一光纤适配器、一维调整架、一维调整架过渡板、第二光纤适配器转接板、第二光纤适配器、准直透镜组；不同激光器通过第一光纤适配器和第二光纤适配器固定到主体结构上，其中固定在第一光纤适配器上的激光器固定不动，第二光纤适配器固定于第二光纤适配器转接板上，第二光纤适配器转接板固定在一维调整架上，一维调整架固定在二维调整架过渡板上，二维调整架过渡板固定在二维平移调整架上，二维平移调整架通过二维平移调整架过渡板固定在主体结构上；合束镜片固定在合束镜片支座上，合束镜片支座通过插拔结构固定在主体结构上。所述的准直透镜组包含准直透镜和聚焦透镜两部分，准直透镜组通过准直透镜滑动螺丝组件实现上下调节，得到距离待焊材料的最佳位置，准直透镜滑动螺丝组件通过准直透镜组固定螺丝组件固定于主体结构上，实现准直透镜组位置固定并且实现焦点固定。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术用于塑料焊接的多波长激光器采用主体结构，光纤适配器和实现多波长激光器输出激光合二为一的功能；2.本专利技术通过二维平移调节架、二维平移调节架过渡板、一维调节架、一维调节架过渡板控制一个激光器的输出光光光束距离另一个激光器输出光束的位置和距离，从而实现两束互不相干的光束重合于同一位置；3.本专利技术用于塑料焊接的多波长激光器采用合束镜片支座和合束镜片将两束不同波长激光聚焦合束成一束互不相干的激光光束，自由的控制两个焊点高度差，实现不同厚度的待焊接件的焊接；4.本专利技术采用第二光纤适配器转接板固定一个半导体激光器光纤；5.本专利技术采用准直透镜组实现合并后的一束发散光的准直；6.本专利技术采用准直透镜滑动螺丝组件实现对准直光束的调节，获得最优化的准直光束直径和发散角；7.本专利技术采用实现准直透镜组的固定功能；8.本专利技术不用添加吸收剂，实现激光焊接牢固、气密性和外观要求；9.本专利技术用于塑料焊接的多波长激光器可以不必考虑上层塑料对激光的透过率，实现了材料选择的多样性；10.本专利技术用于塑料焊接的多波长激光器可以选择使用不同波长的多波长激光器，可以实现更多塑料材料的焊接。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的结构示意图。图中,主体结构1、合束镜片支座2、合束镜片3、二维平移调整架4、二维平移调整架过渡板5、第一光纤适配器6、一维调整架7、一维调整架过渡板8、第二光纤适配器转接板9、第二光纤适配器10、准直透镜组11、准直透镜滑动螺丝组件12、准直透镜组固定螺丝组件13。具体实施方式一种多层塑料的多波长激光焊接方法，步骤包括：1）针对待焊接的多层塑料的激光波长吸收的选择性，选择相应波长的激光，使不同层的塑料分别主要吸收选定波长的激光；2）采用半反半透镜片将不同波长的激光合束，同轴聚焦到待焊接的塑料层，使焊点同轴；3）采用准直聚焦镜调整不同波长的激光聚焦点的位置与不同层塑料接触面一致，实现多层塑料同时吸收激光和融化，焊接成一体。步骤2）所述不同波长的激光合束时，先固定其中一束激光光束位置，然后通过改变另一束激光光束位置，调整两束激光聚焦焦点中心同轴。步骤2）所述不同波长的激光合束时，先固定其中一束激光光束光斑大小，然后通过改变另一束激光光束光斑大小，调整两束激光聚焦焦点重合。如图1所示，一种采用所述方法的多层塑料的多波长激光装置，包括主体结构1、合束镜片支座2、合束镜片3、二维平移调整架4、二维平移调整架过渡板5、第一光纤适配器6、一维调整架7、一维调整架过渡板8、第二光纤适配器转接板9、第二光纤适配器10、准直透镜组11。不同激光器通过第一光纤适配器6和第二光纤适配器10固定到主体结构1上，其中固定在第一光纤适配器6上的激光器固定不动，第二光纤适配器10固定于第二光纤适配器转接板9上，第二光纤适配器转接板9固定在一维调整架本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层塑料的多波长激光焊接方法，其特征在于，步骤包括：1）针对待焊接的多层塑料的激光波长吸收的选择性，选择相应波长的激光，使不同层的塑料分别主要吸收选定波长的激光；2）采用半反半透镜片将不同波长的激光合束，同轴聚焦到待焊接的塑料层，使焊点同轴；3）采用准直聚焦镜调整不同波长的激光聚焦点的位置与不同层塑料接触面一致，实现多层塑料同时吸收激光和融化，焊接成一体。

【技术特征摘要】
1.一种多层塑料的多波长激光焊接方法，其特征在于，步骤包括：1）针对待焊接的多层塑料的激光波长吸收的选择性，选择相应波长的激光，使不同层的塑料分别主要吸收选定波长的激光；2）采用半反半透镜片将不同波长的激光合束，同轴聚焦到待焊接的塑料层，使焊点同轴；3）采用准直聚焦镜调整不同波长的激光聚焦点的位置与不同层塑料接触面一致，实现多层塑料同时吸收激光和融化，焊接成一体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）所述不同波长的激光合束时，先固定其中一束激光光束位置，然后通过改变另一束激光光束位置，调整两束激光聚焦焦点中心同轴。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）所述不同波长的激光合束时，先固定其中一束激光光束光斑大小，然后通过改变另一束激光光束光斑大小，调整两束激光聚焦焦点重合。4.一种采用根据权利要求1所述方法的多层塑料的多波长激光装置，其特征在于，包括主体结构（1）、合束镜片支座（2）、合束镜片（3）、二维平移调整架（4）、二维平移调整架过渡板（5）、第一光纤适配器（6）、一维调整架（7）、一维调整架过渡板（8）、第二光纤适配器转接板（9）、第二光纤适配器（10）、准直透镜组（11）；不同激光器通过第一光纤适配器（6）和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚殿军，姜乃方，
申请(专利权)人：平湖波科激光有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33