本發(fā)明屬于激光透射焊接技術領域，尤其涉及到一種提高激光透射焊接強度的方法。

背景技術：

塑料制品具有重量輕、強度高、密度低、成本低、彈性優(yōu)良、耐腐蝕等優(yōu)點，因此塑料應用越來越廣泛，尤其熱塑性塑料。大多數熱塑性塑料制品都為模制品，受注塑、擠塑加工工藝和模具制作等多方面的影響，很多形狀不規(guī)則或結構復雜的塑料制品很難一次注塑成型，通常最經濟、有效的方法是將多個簡單的注塑件組合在一起，因此，出現(xiàn)了各種各樣的熱塑性塑料的連接方法。傳統(tǒng)的機械連接方法由于易損傷元器件、連接不牢固和外來物質的引入等缺點而得不到廣泛使用。激光透射焊接相比于傳統(tǒng)的焊接方法有著諸多的優(yōu)點，比如，形成精密、牢固、密封的焊縫；易于控制，能實現(xiàn)自動化生產；焊接熱影響區(qū)?。缓附铀俣瓤?，質量高，焊縫位于材料界面處；焊接熱應力和振動應力?。荒軌驅崿F(xiàn)異種材料的焊接，是目前熱塑性塑料間以及熱塑性塑料與金屬之間最具有潛力的焊接方法。

目前，激光透射焊接的材料主要是相容性較好的材料，而對于相容性較差的異種材料，很少能通過激光透射焊接焊在一起。其中，解決方法有：如文獻《Study on Welding Mechanism Based on Modification of Polypropylene for Improving the Laser Transmission Weldability to PA66》中提到的用馬來酸酐對聚丙烯進行接枝改性來改善聚丙烯與尼龍66之間的焊接性能，并發(fā)現(xiàn)焊接強度大大提高，但此種方法會改變材料的某些性能，且焊接成本高；或者如文獻《Performance and mechanism of laser transmission joining between glass fiber-reinforced PA66 and PC》中提到GFR-PA66與PC相容性差異大，不可直接焊接問題，通過冷噴涂技術在GFR-PA66上噴涂了一層20μm厚Al薄層作為下層材料來與之相容性較差的PC進行激光透射焊接，結果發(fā)現(xiàn)焊接強度能達到4MPa左右，此種方法的缺點是對專業(yè)技術要求高，并且成本高，不適合大規(guī)模生產。

激光透射焊接技術是未來發(fā)展的趨勢，但是其也面臨一大難題：相容性較差的異種材料之間的焊接。所以迫切需要一種既經濟又實用的一種方法來解決這類問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中激光透射焊接異種聚合物存在的問題，對于上工件與下工件之間相容性較差的情況，通過使用一種能與上工件和下工件之間具有較好相容性的薄膜材料，來提高相容性較差的異種聚合物之間的激光透射焊接強度。

本發(fā)明通過以下技術手段實現(xiàn)的：

一種提高激光透射焊接強度的方法，包括如下步驟：

S1、將下工件、薄膜和上工件用乙醇進行超聲波清洗，清除其表面雜質，之后放于干燥箱內干燥6～24h；其中，下工件、薄膜和上工件均為聚合物材料；

S2、將經過步驟S1處理后的下工件、薄膜和上工件依次從下到上放置于基座上，然后透光玻璃放置于上工件上，通過對透光玻璃施加壓力，進而對上工件、薄膜和下工件施加壓力；

S3、打開激光發(fā)射器，激光光束由激光發(fā)射器發(fā)射出來后，透過透光玻璃、上工件和薄膜到下工件的上表面，激光光束的能量被下工件的上表面吸收后轉化為熱能，使得下工件的上表面、薄膜和上工件下表面熔化，在壓力的作用下，分子鏈之間發(fā)生擴散、蠕動、纏結等一系列運動之后，分子鏈纏結在一起，材料之間形成范德華力，即形成牢固的焊縫。

進一步的，上工件上置有透光玻璃。

進一步的，透光玻璃為K9玻璃。

進一步的，薄膜厚度為0.01mm～0.5mm。

進一步的，薄膜分別與上工件和下工件相容性均大于上工件與下工件之間的相容性；薄膜厚度為0.01mm～0.5mm。

薄膜與上工件和下工件都具有較好的相容性，薄膜為透明PC。

進一步的，下工件為加有碳黑的吸光材料PBT。

進一步的，上工件為透明材料PMMA。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明采用激光為能量源，對于上工件與下工件之間相容性較差的情況，通過使用一種能與上工件和下工件之間具有較好相容性的薄膜材料，來提高相容性較差的異種聚合物之間的激光透射焊接強度。

2.在加工過程中，激光光束的能量被下工件的上表面吸收后轉化為熱能，使得下工件的上表面、薄膜和上工件下表面熔化，在壓力的作用下，分子鏈之間發(fā)生擴散、蠕動、纏結等一系列運動之后，分子鏈纏結在一起，材料之間形成范德華力，即形成牢固的焊縫。

3.上工件選透明材料PMMA，下工件選加有碳黑的吸光材料PBT，這樣下工件的吸光效果提高，從而提高焊接效果。

4.薄膜與上工件和下工件都具有較好的相容性；另外，薄膜太厚不利于將下工件上表面的所吸收的熱量傳遞上工件的下表面，薄膜太薄則起不到相容的作用，所以選薄膜厚度為0.01mm～0.5mm。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種提高激光透射焊接強度的方法的示意圖；

圖2是本發(fā)明中焊接后焊接件示意圖。

附圖標記如下：

1-基座；2-下工件；3-薄膜；4-上工件；5-透光玻璃；6-壓力；7-激光光束；8-激光發(fā)射器；9-熔池。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

通過采用一種能與上工件和下工件之間具有較好相容性的薄膜材料來提高相容性較差的異種聚合物之間的激光透射焊接強度。

一種提高激光透射焊接強度的方法，包括如下步驟：

S1、將下工件2、薄膜3和上工件4用乙醇進行超聲波清洗，清除其表面雜質，之后放于干燥箱內干燥6～24h；

S2、將經過步驟S1處理后的下工件2、薄膜3和上工件4依次從下到上放置于基座1上，然后透光玻璃5放置于上工件4上，通過對透光玻璃5施加壓力6，進而對上工件4、薄膜3和下工件2施加壓力；

S3、打開激光發(fā)射器8，激光光束7由激光發(fā)射器8發(fā)射出來后，透過透光玻璃5、上工件4和薄膜3到下工件2的上表面，激光光束7的能量被下工件2的上表面吸收后轉化為熱能，使得下工件2的上表面、薄膜3和上工件4下表面熔化，使分子鏈之間發(fā)生擴散、蠕動、纏結等一系列運動之后，分子鏈纏結在一起，在壓力的作用下，材料之間形成范德華力，即形成牢固的焊縫。其中，透光玻璃為K9玻璃；薄膜厚度為0.01mm～0.5mm；薄膜3為透明PC，上工件4為透光性較好的聚合物材料，下工件2為加有碳黑的吸光材料PBT；上工件4為透明材料PMMA。

本發(fā)明焊接所選的材料：上工件4為透明材料PMMA(尺寸20mm×20mm×1.5mm)，加有碳黑的吸光材料PBT(尺寸20mm×20mm×1.5mm)作為下工件2，透明材料PC(尺寸20mm×20mm×0.125mm)作為薄膜3。

其中，PMMA全稱為polymethyl methacrylate(聚甲基丙烯酸甲酯)；PBT全稱為polybutylene terephthalate(聚對苯二甲酸丁二醇酯)；PC全稱為Polycarbonate(聚碳酸酯)。

PMMA與PBT的相溶性較差，通過激光透射焊接的強度較低，PC材料與兩者的相容性都較好。

工作方法：

S1、將PMMA、PC、PBT用乙醇進行超聲波清洗，清除其表面雜質，之后放于干燥箱內干燥12h；

S2、將PBT、PC和PMMA依次放置于基座上，把K9玻璃放置于PMMA上，通過對K9玻璃施加壓力，進而對上工件、薄膜和下工件施加壓力；

S3、打開激光發(fā)射器，將激光功率設為18W，激光光束由激光發(fā)射器發(fā)射出來后，透過K9玻璃、PMMA和PC薄膜到達PBT的上表面，激光光束的能量被PBT的上表面吸收后轉化為熱能，將PBT的上表面、PC薄膜和PMMA下表面熔化，在壓力的作用下，材料之間形成范德華力，即形成熔池9從而形成牢固的焊縫。

所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。