塑料焊接结构的制作方法

1.本实用新型属于塑料焊接技术领域，更具体地说，是涉及一种塑料焊接结构。


背景技术：

2.塑料以其重量轻、比强度高、耐腐蚀、易加工等优点广泛用于各行业中。将两个塑料件连接在一起是一种常用的加工方法。目前常见的塑料的连接一般采用焊接方式连接固定，例如超声波焊接、热板焊接、激光焊接、电磁感应焊接等。然而目前的焊接方式存在焊接后的塑料产品焊接不牢固导致产品质量差的问题。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种塑料焊接结构，解决塑料产品容易出现焊接不牢固导致产品质量差的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种塑料焊接结构，包括第一塑料件以及第二塑料件，所述第一塑料件与所述第二塑料件相互接触以形成接触面，所述第一塑料件的侧壁内部靠近所述接触面的一侧包裹有用于产生热量以使所述第一塑料件与所述第二塑料件焊接成一体的金属件；或，所述第二塑料件的侧壁内部靠近所述接触面的一侧包裹有用于产生热量以使所述第一塑料件与所述第二塑料件焊接成一体的金属件；或，所述第一塑料件与所述第二塑料件的侧壁内部靠近所述接触面的一侧均包裹有用于产生热量以使所述第一塑料件与所述第二塑料件焊接成一体的金属件。
5.进一步的，所述金属件与所述第一塑料件为一体注塑成型件，或所述金属件与所述第二塑料件为一体注塑成型件，或所述金属件分别与所述第一塑料件及所述第二塑料件为一体注塑成型件。
6.进一步的，所述金属件与所述接触面之间的距离小于或等于所述第一塑料件远离所述接触面的一侧与所述接触面之间的距离的四分之一；
7.或，所述金属件与所述接触面之间的距离小于或等于所述第二塑料件远离所述接触面的一侧与所述接触面之间的距离的四分之一；
8.或，位于所述第一塑料件侧壁内部的金属件与所述接触面之间的距离小于或等于所述第一塑料件远离所述接触面的一侧与所述接触面之间的距离的四分之一，且位于所述第二塑料件侧壁内部的金属件与所述接触面之间的距离小于或等于所述第二塑料件远离所述接触面的一侧与所述接触面之间的距离的四分之一。
9.进一步的，所述金属件与所述接触面之间的距离为0.05～0.1mm。
10.进一步的，所述金属件的厚度为0.05～0.1mm。
11.进一步的，所述金属件的宽度为0.5～1mm。
12.进一步的，所述金属件为不锈钢件、铁件或者铜件。
13.进一步的，所述金属件为封闭的环状结构。
14.进一步的，所述金属件为沿所述接触面的周向方向间隔设置的多个。
15.进一步的，所述第一塑料件与所述第二塑料件为热塑性塑料件。
16.本技术实施例提供的塑料焊接结构的有益效果在于：通过在第一塑料件和/或第二塑料件的侧壁内部靠近接触面的一侧包覆有金属件，利用金属件的升温速度快于塑料，使得金属件在外部加热源的加热下迅速升温并将热量传导给接触面处的塑料，使得接触面附近的塑料熔化并将第一塑料件与第二塑料件焊接成一体，从而实现了第一塑料件与第二塑料件的有效焊接，且由于金属件完全包覆于第一塑料件和/或第二塑料件侧壁内部，不会露出外面，在焊接时金属件不会作为直接焊缝，从而可进一步增大接触面的有效面积，提高焊接牢固性，大大提高了产品质量。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术第一实施例提供的塑料焊接结构焊接后的结构示意图；
19.图2为图1的截面示意图；
20.图3为图2在a处的局部放大示意图；
21.图4为本技术第一实施例提供的塑料焊接结构在焊接前的结构示意图；
22.图5为本技术第一实施例提供的金属件的结构示意图；
23.图6为本技术第一实施例提供的塑料焊接结构在电磁线圈的作用下实现焊接的示意图；
24.图7为本技术第二实施例提供的塑料焊接结构焊接后的结构示意图；
25.图8为图7的截面示意图；
26.图9为图8在b处的局部放大示意图；
27.图10为本技术第二实施例提供的塑料焊接结构在焊接前的结构示意图；
28.图11为本技术第二实施例提供的金属件的结构示意图；
29.图12为本技术第二实施例提供的塑料焊接结构在治具的作用下实现焊接的示意图。
30.其中，图中各附图标记：
31.10
‑
第一塑料件；11
‑
接触面；12
‑
第一塑料件远离接触面的一侧；20
‑
第二塑料件；30
‑
金属件；40
‑
电磁线圈；50
‑
治具。
具体实施方式
32.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
33.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
34.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.实施例1
37.请一并参阅图1、图2、图4，现对本技术第一实施例提供的塑料焊接结构进行说明。本技术第一实施例的塑料焊接结构包括第一塑料件10、第二塑料件20，第一塑料件10与第二塑料件20相互接触以形成接触面11。第一塑料件10与第二塑料件20可以为板状结构或者管状结构，在本实施例中，以板状结构为例子进行说明。
38.在其中一个实施例中，第一塑料件10的侧壁内部靠近接触面11的一侧12包裹有金属件30。金属件30用于与外部加热源配合而产生热量从而迅速升温，由于金属的升温速度快于塑料，在金属件30附近的塑料最先熔化、融合。将金属件30设置于靠近接触面11一侧，是为了使得当金属件30被加热后，能够将热量迅速传递给接触面11处的塑料，使得接触面11附近的塑料熔化，进而使得第一塑料件10与第二塑料件20焊接成一体。且由于金属件30完全包覆在第一塑料件10的侧壁内部，不会露出外面，在焊接时金属件30不会作为直接焊缝，从而可增大接触焊接面11的有效面积，提高焊接牢固性。应当说明的是，金属件30的设置方式并不局限于此，例如，在本技术的另一实施例中，金属件30还可以包裹于第二塑料件20的侧壁内部靠近接触面11的一侧。或者在本技术的又一实施例中，金属件30还可以同时包裹于第一塑料件与第二塑料件的侧壁内部靠近接触面11的一侧。
39.本技术实施例提供的塑料焊接结构，通过在第一塑料件10和/或第二塑料件20的侧壁内部靠近接触面11的一侧包覆有金属件30，利用金属件30的升温速度快于塑料，使得金属件30在外部加热源的加热下迅速升温并将热量传导给接触面11处的塑料，使得接触面11附近的塑料熔化并将第一塑料件10与第二塑料件20焊接成一体，从而实现了第一塑料件10与第二塑料件20的有效焊接，且由于金属件30完全包覆于第一塑料件10和/或第二塑料件20侧壁内部，不会露出外面，在焊接时金属件30不会作为直接焊缝，从而可进一步增大接触面11的有效面积，提高焊接牢固性，大大提高了产品质量。
40.进一步的，如图6所示，加热源可以采用如图6所示的电磁线圈40。当外部电磁线圈40通电时会产生交变磁场，金属件30在交变磁场会产生涡流热效应，使得金属件30迅速升温并将热量传导给接触面11处的塑料，使得接触面11附近的塑料熔化，再通过治具压合并冷却后，第一塑料件10与第二塑料件20形成有效焊接，从而实现非接触式加热，相对于其他焊接方法来说，采用电磁感应加热的焊接速度快，加工设备简单稳定性好，能应用于具有大型、形状复杂的三维曲面的塑料焊接，焊接后的塑料产品牢固可靠，且只需要更改电磁感应线圈的大小即可实现同时焊接多个产品，通用性高且加工简单方便。
41.进一步的，如图3所示，在本技术的其中一个实施例中，金属件30与第一塑料件10为一体注塑成型件，通过在第一塑料件10注塑时放入金属件30，使得金属件30直接包覆于
第一塑料件10侧壁的内部，其加工工艺简单。在本技术的其他实施例中，还可以在第二塑料件20注塑时放入金属件30，使得该金属件30与第二塑料件20一体注塑成型，或者还可以在第一塑料件10与第二塑料件20注塑时分别放入金属件30，使得金属件30分别与第一塑料件10及第二塑料件20一体注塑成型。
42.进一步的，如图2至图3所示，在本技术的其中一个实施例中，金属件30与接触面11之间的距离为l1，第一塑料件10远离接触面11的一侧12与接触面11之间的距离为l2，则l1≤1/4l2，其可提高金属件30的传热效率，使得金属件30快速加热接触面11附近的塑料，进而提高塑料焊接效率。优选的，该l1≤1/8l2，例如，l1＝1/8l2、l1＝1/9l2、l1＝1/10l2。对应的，当金属件30包覆于第二塑料件20侧壁内部时，则金属件30与接触面11之间的距离l1同样小于或等于第二塑料件10远离接触面11的一侧与接触面11之间的距离l2的四分之一。或者，当金属件30分别位于第一塑料件10与第二塑料件20侧壁内部时，位于第一塑料件10侧壁内部的金属件30与接触面11之间的距离l1小于或等于第一塑料件10远离接触面11的一侧12与接触面11之间的距离l2的四分之一，且位于第二塑料件20侧壁内部的金属件30与接触面11之间的距离l1小于或等于第二塑料件20远离接触面11的一侧与接触面11之间的距离l2的四分之一。
43.进一步的，如图3所示，本技术实施例中的金属件30与接触面11之间的距离l1为0.05～0.1mm，例如，在本技术的一些实施例中，金属件30与接触面11之间的距离l1可以为0.05mm、0.75mm、0.1mm。通过将金属件30与接触面11之间的距离l1限定在0.05～0.1mm之间，可以提高金属件30的传热效率，使得金属件30快速加热接触面11附近的塑料，进而提高塑料焊接效率，节省加工时间。
44.进一步的，如图3所示，本技术实施例中的金属件30的厚度d为0.05～0.1mm，例如，在本技术的一些实施例中，金属件30的厚度d可以为0.05mm、0.75mm、0.1mm，通过将金属件30的厚度d设置成0.05mm～0.1mm之间，在塑料件厚度相同的前提下，可起到减少金属件30的厚度，可以增加塑料的含量，从而可以提高焊接牢固性，同时该厚度范围的金属件30又可以保证金属件30的传热效率。
45.进一步的，如图3所示，本技术实施例中的金属件30的宽度h为0.5～1mm，例如，在本技术的一些实施例中，金属件30的宽度h可以设置成0.5mm、0.75mm、1mm，通过将金属件30的宽度h限定在0.5～1mm，可进一步有利于增加塑料含量，提高焊接牢固性，同时可以保证金属件30与塑料在宽度范围的接触面积，可提高传热效率。
46.进一步的，如图3所示，在本技术的其中一个实施例中，当金属件30包覆于第一塑料件10内部时，金属件30与第一塑料件10的外壁面之间的距离l3为0.1～0.15mm，例如，可以为0.1mm、0.1mm、0.15mm，通过将金属件30与第一塑料件10的外壁面之间的距离l3限定在0.1～0.15mm，可以避免第一塑料件10的外壁面附近的塑料熔化外溢影响产品外观。在本技术的其他实施例中，当金属件30包覆于第二塑料件20内部时，金属件30与第二塑料件20的外壁面之间的距离为0.1～0.15mm。或者在本技术的又一实施例中，当金属件30同时包覆于第一塑料件10与第二塑料件20内部时，包覆于第一塑料件10内部的金属件30与第一塑料件10的外壁面之间的距离为0.1～0.15mm，包覆于第二塑料件20内部的金属件30与第二塑料件20的外壁面之间的距离为0.1～0.15mm。
47.进一步的，金属件30可以为不锈钢件、铁件或者铜件。其具有良好的导热性能，可
以快速将热量传递给附近的塑料，提高焊接效率。
48.进一步的，如图5所示，金属件30为封闭的环状结构，通过将金属件30设置成封闭的环状结构，其导热更快且更均匀，可以有效提高第一塑料件10与第二塑料件20之间的焊接强度。在本技术的其中一个实施例中，该金属件30环设于第一塑料件10上，在本技术的另一实施例中，该金属件30环设于第二塑料件20上，或者金属件30同时环设于第一塑料件10与第二塑料件20周侧上。当然，该金属件30的设置方式并不局限于此，例如，在本技术的其他较佳实施例中，该金属件30还可以不是封闭的环状结构，例如，可以设置成沿接触面11的周向方向间隔设置的多个。或者，在本技术的其他实施例中，该金属件30还可以沿接触面11的宽度方向上间隔设置，使得加热更均匀。
49.进一步的，在本技术的其中一个实施例中，第一塑料件10与第二塑料件20为热塑性塑料件，通过将第一塑料件10与第二塑料件20直接由热塑性材料制成，在加热时第一塑料件10与第二塑料件20可以熔化并充当焊料，当冷却时会自动凝固在一起，从而实现焊接。当然，在本技术的其他实施例中，该第一塑料件10与第二塑料件20也可以采用非热塑性材料制成，可通过在第一塑料件10与第二塑料件20接触的接触面11涂覆热塑性涂层，并利用金属件30加热使得热塑性涂层熔化，最终将第一塑料件10与第二塑料件20焊接在一起。
50.如图6所示，本技术实施例的塑料焊接结构的加工过程如下所示：
51.首先，将金属件30与第一塑料件10一体注塑成型；
52.接着，将第二塑料件20放置在第一塑料件10上，使得两者接触并形成接触面11；
53.然后，将位于上方的电磁线圈40通电，使得金属件30在交变涡流中被加热，并将热量传导给接触面11附近的塑料，使得接触面11附近的塑料熔化；
54.最后，利用治具将第一塑料件10与第二塑料件20压合，冷却后，第一塑料件10与第二塑料件20可以有效焊接成一体。
55.实施例2
56.请一并参阅图7至图12，现对本技术第二实施例提供的塑料焊接结构进行说明。如图7、图8及图10所示，本技术第二实施例提供的塑料焊接结构包括第一塑料件10、第二塑料件20，在本实施例中，第一塑料件10与第二塑料件20为管状结构，第一塑料件10与第二塑料件20相互插接以形成接触面11。优选的，该第一塑料件10与第二塑料件20可以为圆柱体管状，有利于提高焊接的精度，提高产品质量。
57.在其中一个实施例中，第一塑料件10的侧壁内部靠近接触面11的一侧12包裹有金属件30。金属件30用于与外部加热源配合而产生热量从而迅速升温，由于金属的升温速度快于塑料，在金属件30附近的塑料最先熔化、融合。将金属件30设置于靠近接触面11一侧，是为了使得当金属件30被加热后，能够将热量迅速传递给接触面11处的塑料，使得接触面11附近的塑料熔化，进而使得第一塑料件10与第二塑料件20焊接成一体。且由于金属件30完全包覆在第一塑料件10的侧壁内部，不会露出外面，在焊接时金属件30不会作为直接焊缝，从而可增大接触焊接面11的有效面积，提高焊接牢固性。应当说明的是，金属件30的设置方式并不局限于此，例如，在本技术的另一实施例中，金属件30还可以包裹于第二塑料件20的侧壁内部靠近接触面11的一侧。或者在本技术的又一实施例中，金属件30还可以同时包裹于第一塑料件与第二塑料件的侧壁内部靠近接触面11的一侧。
58.本技术实施例提供的塑料焊接结构，通过在第一塑料件10和/或第二塑料件20的
侧壁内部靠近接触面11的一侧包覆有金属件30，利用金属件30的升温速度快于塑料，使得金属件30在外部加热源的加热下迅速升温并将热量传导给接触面11处的塑料，使得接触面11附近的塑料熔化并将第一塑料件10与第二塑料件20焊接成一体，从而实现了第一塑料件10与第二塑料件20的有效焊接，且由于金属件30完全包覆于第一塑料件10和/或第二塑料件20侧壁内部，不会露出外面，在焊接时金属件30不会作为直接焊缝，从而可进一步增大接触面11的有效面积，提高焊接牢固性，大大提高了产品质量。另外，由于金属件30具有刚性，而第一塑料件10材质柔软，将金属件30设置于第一塑料件10内，还可以起到支撑的作用，使得第一塑料件10与第二塑料件20插接时可以实现紧配贴合，当利用治具压合时可避免第一塑料件10与第二塑料件20之间具有间隙，提高产品的良率。
59.进一步的，加热源可以为激光。金属件30可以吸收激光能量从而迅速升温，由于金属的光吸收率一般大于塑料，因此金属的升温速度快于塑料，在金属件30附近的塑料最先熔化、融合，再通过图12所示的治具50压合并冷却后形成焊缝，进而使得第一塑料件10与第二塑料件20焊接成一体。
60.进一步的，如图9所示，在本技术的其中一个实施例中，金属件30与第一塑料件10为一体注塑成型件，通过在第一塑料件10注塑时放入金属件30，使得金属件30直接包覆于第一塑料件10侧壁的内部，其加工工艺简单。在本技术的其他实施例中，还可以在第二塑料件20注塑时放入金属件30，使得该金属件30与第二塑料件20一体注塑成型，或者还可以在第一塑料件10与第二塑料件20注塑时分别放入金属件30，使得金属件30分别与第一塑料件10及第二塑料件20一体注塑成型。
61.进一步的，如图9所示，在本技术的其中一个实施例中，金属件30与接触面11之间的距离为l1，第一塑料件10远离接触面11的一侧12与接触面11之间的距离为l2，则l1≤1/4l2。其可提高金属件30的传热效率，使得金属件30快速加热接触面11附近的塑料，进而提高塑料焊接效率。优选的，该l1≤1/8l2，例如，l1＝1/8l2、l1＝1/9l2、l1＝1/10l2。对应的，当金属件30包覆于第二塑料件20侧壁内部时，则金属件30与接触面11之间的距离l1同样小于或等于第二塑料件10远离接触面11的一侧与接触面11之间的距离l2的四分之一。或者，当金属件30分别位于第一塑料件10与第二塑料件20侧壁内部时，位于第一塑料件10侧壁内部的金属件30与接触面11之间的距离l1小于或等于第一塑料件10远离接触面11的一侧12与接触面11之间的距离l2的四分之一，且位于第二塑料件20侧壁内部的金属件30与接触面11之间的距离l1小于或等于第二塑料件20远离接触面11的一侧与接触面11之间的距离l2的四分之一。
62.进一步的，如图9所示，本技术实施例中的金属件30与接触面11之间的距离l1为0.05～0.1mm，例如，在本技术的一些实施例中，金属件30与接触面11之间的距离l1可以为0.05mm、0.75mm、0.1mm。通过将金属件30与接触面11之间的距离l1限定在0.05～0.1mm之间，可以提高金属件30的传热效率，使得金属件30快速加热接触面11附近的塑料，进而提高塑料焊接效率，节省加工时间。
63.进一步的，如图9所示，本技术实施例中的金属件30的厚度d为0.05～0.1mm，例如，在本技术的一些实施例中，金属件30的厚度d可以为0.05mm、0.75mm、0.1mm，通过将金属件30的厚度d设置成0.05mm～0.1mm之间，在塑料件厚度相同的前提下，可起到减少金属件30的厚度，可以增加塑料的含量，从而可以提高焊接牢固性，同时该厚度范围的金属件30又可
以保证金属件30的传热效率。
64.进一步的，如图9所示，本技术实施例中的金属件30的宽度h为0.5～1mm，例如，在本技术的一些实施例中，金属件30的宽度h可以设置成0.5mm、0.75mm、1mm，通过将金属件30的宽度h限定在0.5～1mm，可进一步有利于增加塑料含量，提高焊接牢固性，同时可以保证金属件30与塑料在宽度范围的接触面积，可提高传热效率。
65.进一步的，金属件30可以为不锈钢件、铁件或者铜件。其具有良好的导热性能，可以快速将热量传递给附近的塑料，提高焊接效率。
66.进一步的，如图9、图11所示，金属件30为封闭的环状结构，通过将金属件30设置成封闭的环状结构，其导热更快且更均匀，可以有效提高第一塑料件10与第二塑料件20之间的焊接强度。在本技术的其中一个实施例中，该金属件30环设于第一塑料件10上，在本技术的另一实施例中，该金属件30环设于第二塑料件20上，或者金属件30同时环设于第一塑料件10与第二塑料件20周侧上。当然，该金属件30的设置方式并不局限于此，例如，在本技术的其他较佳实施例中，该金属件30还可以不是封闭的环状结构，例如，可以设置成沿接触面11的周向方向间隔设置的多个。或者，在本技术的其他实施例中，该金属件30还可以沿接触面11的宽度方向上间隔设置，使得加热更均匀。
67.进一步的，在本技术的其中一个实施例中，第一塑料件10与第二塑料件20为热塑性塑料件，通过将第一塑料件10与第二塑料件20直接由热塑性材料制成，在加热时第一塑料件10与第二塑料件20可以熔化并充当焊料，当冷却时会自动凝固在一起，从而实现焊接。当然，在本技术的其他实施例中，该第一塑料件10与第二塑料件20也可以采用非热塑性材料制成，可通过在第一塑料件10与第二塑料件20接触的接触面11涂覆热塑性涂层，并利用金属件30加热使得热塑性涂层熔化，最终将第一塑料件10与第二塑料件20焊接在一起。优选的，第一塑料件10与第二塑料件20可以为透明塑料材质，通过采用本技术实施例的加工方法，可以用于焊接透明的塑料件，保证焊接后的塑料件的清洁、卫生。
68.如图12所示，本技术第二实施例的塑料焊接结构的加工过程如下所示：
69.首先，将金属件30与第一塑料件10一体注塑成型；
70.接着，将第一塑料件10与第二塑料件20相互插接，使得两者接触并形成接触面11；
71.然后，利用治具50夹持贴合第二塑料件20外壁，利用激光照射第二塑料件20外部，激光可穿透第二塑料件20并照射至金属件30，金属件30吸收激光热量并迅速升温，并将热量传导给接触面11，使得接触面11附近的塑料熔化；
72.最后，利用治具50提供夹紧力，使得将第一塑料件10与第二塑料件20紧密贴合，当冷却后，第一塑料件10与第二塑料件20可以有效焊接成一体。
73.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。