プラスチック溶接の新しい武器、その涅槃は...？

新しい材料加工技術の開発により、プラスチック製品は、軽量、高い比強度、耐食性、優れた絶縁性、優れた成形性能により、金属やセラミックなどの従来の材料に大きく取って代わり、航空や船舶で広く使用されています。 。、自動車、医療機器、食品包装、および日常の化学産業。 したがって、プラスチック部品の接続プロセスの品質は、プラスチック製品の幅広い用途にとって非常に重要です。 既存の塑性溶接方法には、ホットプレート溶接、振動溶接、超音波溶接、レーザー溶接などがあり、レーザー溶接は、正確でしっかりした溶接と溶接プロセス中の樹脂劣化が少ないため、独自の利点があります。

プラスチックレーザー溶接の原理

プラスチックは、加熱特性に応じて、熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックの2つのカテゴリに分類できます。熱可塑性分子は線状の構造をしており、加熱すると軟化または溶融し、流動して成形され、冷却すると硬くなります。この軟化と硬化のプロセスを繰り返すことができるため、熱可塑性材料を溶接で接続できます。

レーザープラスチック溶接法では、溶接する材料の上層と下層が特定の波長のレーザーに対して良好な透過率と吸収性を備えている必要があります。これに基づいて、プラスチックレーザー溶接はレーザー透過溶接とも呼ばれます。レーザー溶接の原理を示します。図1に示されています。



図1レーザー透過溶接の原理

溶接中、レーザーは上部材料を透過し、上部材料と下部材料の接合面で下部材料に吸収されて熱を発生します。熱は上部材料と下部材料の間で伝達されて接合面を溶かします。溶融状態のプラスチック高分子には圧力がかかっており、熱膨張と相互拡散・絡み合いの作用により、ファンデルワールス力が発生し、溶接を実現します。

一般的に言えば、上部材料のレーザー透過率が50％より高く、下部材料のレーザー透過率が20％未満の場合、より良い結果が得られます。

レーザー溶着の研究と応用は1972年から海外で行われています。国内での開始は比較的遅いですが、過去20年間で、この技術も徹底的に研究され、適用されてきました。表1は、一般的に使用されるプラスチックの溶接性を示しています。材料。


プラスチックレーザー溶接法

レーザー溶接の方法は、図2に示すように、主に輪郭溶接、同期溶接、準同期溶接、マスク溶接の4つのカテゴリに分類されます。



レーザーの選択

プラスチック溶接で使用される最も初期のレーザーは、主に波長10.6μmのCO2レーザーです。長波長、低浸透、高吸収率のため、CO2レーザーは薄膜材料の溶接にのみ適しています。 CO2レーザーと比較して、ほとんどのプラスチックは808-1100nm帯域で非常に高い透過率を持っているため、半導体レーザーはプラスチック製品の溶接に広く使用されています。

プロセスパラメータの選択

レーザー溶接工程では、溶接部の構造、型締力、レーザー出力、溶接速度、光点の大きさの5つの要素が溶接効果に大きく影響します。溶接に使用する電力は通常10W〜100W、スポットサイズは通常0.5mm〜5mmです。