激光技術(shù)實現(xiàn)金屬與塑料之間更好的結(jié)合

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:3127

        工業(yè)結(jié)合所使用的材料中,對塑料的需求仍在不斷增加;而金屬在機械和電學方面的優(yōu)越性能也確保了其在混合應(yīng)用中的地位。但是金屬和塑料之間的結(jié)合是最困難的物理結(jié)合之一,任何一個帶過無框眼鏡的人都知道這種結(jié)合有多么脆弱。德國弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究院(ILT)最新的研究結(jié)果展示了一種能將金屬與塑料更好地結(jié)合在一起的好方法:利用激光實現(xiàn)。
        目前,將金屬與塑料結(jié)合的最主要的方法是注模成型技術(shù),在注模過程中通過一個專門的夾具固定組件。但是為了滿足定位和高精密組件的要求,這種方法需要采用緊密公差;此外根據(jù)應(yīng)用情況,這種方法也并不是總能得到高強度的結(jié)合。對于較大的面積,可以使用簡單的膠合,或者對塑料部件加工螺紋進行螺紋連接。但是這些結(jié)合方法的可靠性和牢固性都較差。 
        為了克服這些缺點,研究人員研究出了LIFTEC技術(shù)(激光誘導結(jié)合技術(shù))來改進金屬與塑料之間的結(jié)合情況。激光方法與傳統(tǒng)方法類似。傳統(tǒng)方法通過感應(yīng)或超聲加熱金屬部件,從而熔化金屬部件周圍的塑料,冷卻后塑料和金屬之間就形成了合縫連接。LIFTEC技術(shù)簡單有效,它使用激光加熱金屬部件。在最簡單的應(yīng)用中,LIFTEC技術(shù)利用了所有未著色的熱塑塑料都是透明或者半透明的性質(zhì)。激光經(jīng)過塑料部件后聚焦在待結(jié)合的金屬部件上,引起局部熔化。在結(jié)合之前將金屬部件處理為帶凹槽或孔洞的形狀,可以進一步增強最終的結(jié)合效果。
其他材料
        LIFTEC技術(shù)的優(yōu)點也許在于它的靈活性,它甚至可以應(yīng)用于像特氟隆這樣的耐熱材料(如圖)。這類不透明塑料和金屬的結(jié)合方法,與激光經(jīng)過塑料部件后聚焦在待結(jié)合的金屬部件稍有不同:激光在側(cè)面加熱金屬,并且金屬正好位于塑料部件的表面上,然后金屬部件逐漸進入塑料中。最重要的是,LIFTEC技術(shù)不僅僅局限于金屬部件,還可以用于結(jié)合陶瓷和塑料。


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圖:德國弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究院研究的激光誘導結(jié)合技術(shù)(LIFTEC),
該技術(shù)實現(xiàn)了不同材料之間的有效結(jié)合,如鋼和有機玻璃(上圖)、特氟隆
和有機玻璃(下圖)。


        LIFTEC技術(shù)的能力最近才被研究人員所證明,研究人員還報導了一個值得注意的結(jié)果:當銷軸直徑為2mm時,拉開結(jié)合的力約為700N。 
        與現(xiàn)有技術(shù)相比,LIFTEC技術(shù)的結(jié)合過程中的精確度要求大幅降低,因此該技術(shù)有望在工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用。此外,感應(yīng)和超聲波加熱對材料的熱導率有限制,而使用激光輻射則沒有這種要求。研究人員表示, LIFTEC技術(shù)將有望在現(xiàn)有技術(shù)遇到困難的一些領(lǐng)域大顯身手。
        目前演示的LIFTEC技術(shù)使用的是價格低廉的二極管激光器。由于該技術(shù)對所使用的激光輻照的光束質(zhì)量要求不高,所以光纖耦合二極管激光器肯定能用于該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用中。
        為了進一步集成LIFTEC技術(shù),ILT聲名卓著的工程學專用技術(shù)也開始嶄露頭角。研究人員Holtkamp說:“我們正在研究滿足這個特定加工工藝要求的機器。目前我們采用液壓設(shè)備,但是對加工工藝來說,液壓壓力太大并且不準確。新的機器將采用電力驅(qū)動,可以放置于桌面上,這意味著配鏡師在商店里就能使用該儀器將鏡片和鏡框瞬間結(jié)合在一起。”
        ILT已獲得了該技術(shù)的專利授權(quán),并且已經(jīng)有工業(yè)界人士開始咨詢該技術(shù)。目前研究人員正致力于減少加熱時間,并研究工業(yè)應(yīng)用中可能用到的各種各樣的結(jié)合力。

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