Laser transmission welding (LTW) of plastics is a process in which light of suitable wavelength is transmitted through a transparent substrate that is in contact with an absorbing one. Energy absorption at the interface heats and melts both the absorbing substrate and, through conduction, the transmitting one that is in contact with it. The light that is used is mainly in the near-IR range, from 0.75 to 3um. LTW of plastics is already used in areas including electromechanical devices, food packaging, medical, scientific and automotive applications.
In this paper, Laser transmission welding method is approached sequentially from elementary experiment not on the side of material science, but on the side of mechanical engineering.
To know transmitting characteristics of each polymer substrate, transmitting rate, reflection rate and absorption coefficient of polymer is measured using laser power-meter. Apart from related researches, two new thermal analysis method is proposed. One is method considering volume heating using absorption rate, the other is method considering surface heating using absorption coefficient.
And by measuring tensile load, welding characteristic in the spot welding and seam welding is investigated. Next, to decrease cavity caused by the evaporation of water molecules, experiment considering Gap - size is performed. Gap - size is made by inserting thin sheet between transmitting part and absorbing part.
플라스틱의 레이저 투과접합은 적당한 파장의 빛이 투과성 재료를 투과하여 흡수성 재료와 반응을 하는 과정이다. 중간면에서의 에너지 흡수는 흡수성 재료를 가열하고 용융시켜 열전도에 의해 투과성재료도 용융시킨다. 주로 사용되어지는 빛은 0.75μm에서 3.0μm 까지의 근적외선 영역에 속한다. 플라스틱의 레이저 투과접합은 주로 전자산업과 의료산업, 자동차 산업등에 많이 쓰이고 있다. 이 논문에서는 기초적인 실험에서부터 투과접합방식에 접근을 하였으며 재료적인 측면보다는 가공공정의 측면에서 연구를 수행하였다. 각 재료의 투과특성을 알기 위하여 레이저 파워미터를 사용하여 투과율과 반사율 그리고 열흡수계수등을 측정하였고 계산하였다. 기존의 연구와는 달리 두가지의 새로운 열해석 방식을 제시하였다. 첫번째 방법은 흡수율을 고려한 체적가열방식이고 두번째 방법은 흡수계수를 사용한 표면가열 방식이다. 그리고 인장하중을 측정하여 spot welding과 seam welding에서의 접합성을 알아보았으며, 수증기의 증발로 일어나는 cavity를 줄이기 위하여 간극을 고려한 실험을 수행하였다.
