JPS6264528A - 合成樹脂材料と異種材料の接合方法 - Google Patents
合成樹脂材料と異種材料の接合方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、合成樹脂材料と異種材料の接合方法に関し、
さらに詳しくは、合成樹脂材料と穴明き異種材料を重ね
合わせ、合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して、
その溶融物によって両材料を接合する方法に係るもので
ある。
さらに詳しくは、合成樹脂材料と穴明き異種材料を重ね
合わせ、合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して、
その溶融物によって両材料を接合する方法に係るもので
ある。
従来、合成樹脂材料と異種材料の一つである鋼板とを接
合する際には、第2図に示すようなインブラント接合方
法が利用されている。
合する際には、第2図に示すようなインブラント接合方
法が利用されている。
第2図において、51は金属材料からなる円筒部材であ
って、この円筒部材51の上端部に内径の大きな溝52
が形成されており、その上面には金属材料からなるリン
グ53が設けられている。
って、この円筒部材51の上端部に内径の大きな溝52
が形成されており、その上面には金属材料からなるリン
グ53が設けられている。
また、このリング53の上面には円筒部材51の溝52
から挿入された熱可塑性樹脂からなる筒状部材54が載
1されており、その内径は円筒部材51の内径と同一と
されている。さらに、円筒部材51と筒状部材54との
外周には間隔を有して誘導コイル55が配設されており
、その一端は図示を省略した高周波電流発生器に接続さ
れている。
から挿入された熱可塑性樹脂からなる筒状部材54が載
1されており、その内径は円筒部材51の内径と同一と
されている。さらに、円筒部材51と筒状部材54との
外周には間隔を有して誘導コイル55が配設されており
、その一端は図示を省略した高周波電流発生器に接続さ
れている。
そして、円筒部材51と筒状部材54を接合する際には
、高周波電流発生器から誘導コイル55に高周波電流を
付与し、円筒部材51と筒状部材54の間に設けられて
いるリング53に誘導発熱を起こさせ、その発熱によっ
て熱可塑性樹脂からなる筒状部材54を加熱・溶融させ
る。そして、この状態で、筒状部材54の上方から矢印
Aのごとく荷重を加えて、筒状部材54の溶融物(図示
せず)をリング53と円筒部材51とに絡ませて硬化さ
せる。これによって、円筒部材51と筒状部材54とが
接合される。
、高周波電流発生器から誘導コイル55に高周波電流を
付与し、円筒部材51と筒状部材54の間に設けられて
いるリング53に誘導発熱を起こさせ、その発熱によっ
て熱可塑性樹脂からなる筒状部材54を加熱・溶融させ
る。そして、この状態で、筒状部材54の上方から矢印
Aのごとく荷重を加えて、筒状部材54の溶融物(図示
せず)をリング53と円筒部材51とに絡ませて硬化さ
せる。これによって、円筒部材51と筒状部材54とが
接合される。
しかしながら、このようなインブラント接合方法におい
ては、接合しようとする円筒部材51と筒状部材54の
周囲を誘導コイル55で覆う必要があるため、接合部材
の形状に制約があることはもとより、円筒部材51と筒
状部材54にあったリング53を接合の都度組み付けな
ければならず、接合作業が煩雑となる不具合がある。
ては、接合しようとする円筒部材51と筒状部材54の
周囲を誘導コイル55で覆う必要があるため、接合部材
の形状に制約があることはもとより、円筒部材51と筒
状部材54にあったリング53を接合の都度組み付けな
ければならず、接合作業が煩雑となる不具合がある。
従って、この発明は、上記の不具合を解消するためにな
されたもので、合成樹脂材料をレーザ光に対して非吸収
性とし、前記異種材料に貫通穴を形成して重ね合わせ、
合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して溶融し、そ
の溶融物を貫通穴に押し出して両材料を接合させること
によって、接合部材の形状に制約をうけることなく、し
かも容易に接合作業を行なうことにある。
されたもので、合成樹脂材料をレーザ光に対して非吸収
性とし、前記異種材料に貫通穴を形成して重ね合わせ、
合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して溶融し、そ
の溶融物を貫通穴に押し出して両材料を接合させること
によって、接合部材の形状に制約をうけることなく、し
かも容易に接合作業を行なうことにある。
すなわち、この発明に係る合成樹脂材料と異種材料の接
合方法においては、合成樹脂材料と異種材料とを重ね合
わせ、合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して両材
料を接合するにあたり、前記合成樹脂材料をレーザ光に
対して非吸収性とし、前記異種材料に貫通穴を形成せし
め、この金属材料と合成樹脂材料とを重ね合わせ、この
合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して異種材料を
加熱すると共に、その熱によって合成樹脂材料を加熱・
溶融し、この溶融物を異種材料の貫通孔に押し出すよう
にしたものである。
合方法においては、合成樹脂材料と異種材料とを重ね合
わせ、合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して両材
料を接合するにあたり、前記合成樹脂材料をレーザ光に
対して非吸収性とし、前記異種材料に貫通穴を形成せし
め、この金属材料と合成樹脂材料とを重ね合わせ、この
合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して異種材料を
加熱すると共に、その熱によって合成樹脂材料を加熱・
溶融し、この溶融物を異種材料の貫通孔に押し出すよう
にしたものである。
そして、合成樹脂材料としては、熱可塑性樹脂材料が通
しており、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リスチレン、ABS樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル
系樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、フッ素
樹脂、ポリエステル樹脂、飽和ポリアミド樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂等を挙げることがで
きる。
しており、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リスチレン、ABS樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル
系樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、フッ素
樹脂、ポリエステル樹脂、飽和ポリアミド樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂等を挙げることがで
きる。
また、合成樹脂材料と接合される異種材料としては、鉄
、銅、真鍮、ステンレス、ニッケル、アルミニウム等の
金属材料もしくはガラス、セメント等のオールドセラミ
ックスあるいは人工的に合成した窒化ケイ素、炭化ケイ
素等を原料として成形、焼成したニューセラミックスな
どを挙げることができる。
、銅、真鍮、ステンレス、ニッケル、アルミニウム等の
金属材料もしくはガラス、セメント等のオールドセラミ
ックスあるいは人工的に合成した窒化ケイ素、炭化ケイ
素等を原料として成形、焼成したニューセラミックスな
どを挙げることができる。
そして、異種材料に形成される貫通穴としては、溝、穴
等であって、これらは異種材料の表面側から裏面側に向
けてストレートに形成されたもの、表面側から裏面側に
向けて順次縮小するテーパ面に形成したもの、表面側か
ら裏面側に向けて順次拡大するテーパ面を形成したもの
等であり、その形状は特に限定されるものではない。例
えば、穴の場合には円形、長方形、正方形、楕円形、多
角形等に形成することができ、溝の場合には線状、半球
状、台形状等に形成することができる。そして、貫通穴
の大きさは、0.5flないし10鶴の範囲が適してお
り、その大きさが0.5 tm以下では合成樹脂材料の
溶融物を押し出しにくく、必要以上の押し圧力を必要と
し、10+n以上では押し出された合成樹脂材料の溶融
物が部分的となり、接合強度が低下する恐れがある。
等であって、これらは異種材料の表面側から裏面側に向
けてストレートに形成されたもの、表面側から裏面側に
向けて順次縮小するテーパ面に形成したもの、表面側か
ら裏面側に向けて順次拡大するテーパ面を形成したもの
等であり、その形状は特に限定されるものではない。例
えば、穴の場合には円形、長方形、正方形、楕円形、多
角形等に形成することができ、溝の場合には線状、半球
状、台形状等に形成することができる。そして、貫通穴
の大きさは、0.5flないし10鶴の範囲が適してお
り、その大きさが0.5 tm以下では合成樹脂材料の
溶融物を押し出しにくく、必要以上の押し圧力を必要と
し、10+n以上では押し出された合成樹脂材料の溶融
物が部分的となり、接合強度が低下する恐れがある。
また、合成樹脂材料の方向から照射されるレーザとして
は、ガラス:ネオジウム3+レーザ、YAG:ネオジウ
ム1“レーザ、ルビーレーザ、ヘリウム−ネオンレーザ
、クリプトンレーザ、アルゴンレーザ、H,レーザ、N
2レーザ等を挙げることができる。
は、ガラス:ネオジウム3+レーザ、YAG:ネオジウ
ム1“レーザ、ルビーレーザ、ヘリウム−ネオンレーザ
、クリプトンレーザ、アルゴンレーザ、H,レーザ、N
2レーザ等を挙げることができる。
また、レーザの波長としては、異種材料を加熱して、そ
の熱によって合成樹脂材料を溶融せしめる波長が必要で
あり、合成樹脂材料と異種材料のもつ吸収スペクトル特
性によって決まる。例えば、ポリプロピレン樹脂からな
る板部材と金属材料からなる板部材の組み合わせにおい
ては、YAG :ネオジウム3+レーザの発振波長であ
る1、06μmが適している。
の熱によって合成樹脂材料を溶融せしめる波長が必要で
あり、合成樹脂材料と異種材料のもつ吸収スペクトル特
性によって決まる。例えば、ポリプロピレン樹脂からな
る板部材と金属材料からなる板部材の組み合わせにおい
ては、YAG :ネオジウム3+レーザの発振波長であ
る1、06μmが適している。
また、レーザの出力においては、異種材料を加熱して、
その熱によって合成樹脂材料を溶融するに十分な出力が
必要であって、最適な条件を適宜選択して決定される。
その熱によって合成樹脂材料を溶融するに十分な出力が
必要であって、最適な条件を適宜選択して決定される。
この時、出力が大きすぎると異種材料の加熱のみにとど
まらず、その熱によって合成樹脂材料が参発し、て接合
が困難となるので考慮する必要がある。例えば、YAG
:ネオジウムコ“レーザによる際の目安としては、5
ないし、250W程度が通している。
まらず、その熱によって合成樹脂材料が参発し、て接合
が困難となるので考慮する必要がある。例えば、YAG
:ネオジウムコ“レーザによる際の目安としては、5
ないし、250W程度が通している。
以下、本発明に係る接合方法の一実施例を図面に基づい
て説明する。
て説明する。
第1図は本発明に係る合成樹脂材料と異種材料の接合方
法を説明する概略断面図である。
法を説明する概略断面図である。
第1図の(a)ないしくd)において、1はステンレス
鋼板からなる板部材であって、この板部材1の板厚は2
.0flに形成されており、その上面は平担に形成され
た接合面1aとされ、 下面も平担に形成されて台座(
図示せず)等に支持する載置面1bとされている。
鋼板からなる板部材であって、この板部材1の板厚は2
.0flに形成されており、その上面は平担に形成され
た接合面1aとされ、 下面も平担に形成されて台座(
図示せず)等に支持する載置面1bとされている。
また、天部材1の上部にはポリプロピレン樹脂からなる
板部材2が配設されており、その板厚は4.0flに形
成されている。そして、この板部材2の上面は平担面2
aされており、下面は板部材2の上面1aに当接する接
合面2bとされている。
板部材2が配設されており、その板厚は4.0flに形
成されている。そして、この板部材2の上面は平担面2
aされており、下面は板部材2の上面1aに当接する接
合面2bとされている。
また、板部材2の原材料は乳白色とされており、1.0
6μm以下のレーザ光に対しては非吸収性の性質を有し
ている。
6μm以下のレーザ光に対しては非吸収性の性質を有し
ている。
そして、両部材1.2を接合する際には、第1図の(a
)に示すように板部材1の上方にYAG:ネオジウム1
ル−ザ装置の照射ノズル3を載置させる。この状態で照
射ノズル3から波長が1゜06μmで、出力が200W
のYAGL/−ザ光4を加工レンズ5を通過させて照射
すると共に、YAGレーザ光4と同軸にアシストガス6
を噴出させる。
)に示すように板部材1の上方にYAG:ネオジウム1
ル−ザ装置の照射ノズル3を載置させる。この状態で照
射ノズル3から波長が1゜06μmで、出力が200W
のYAGL/−ザ光4を加工レンズ5を通過させて照射
すると共に、YAGレーザ光4と同軸にアシストガス6
を噴出させる。
その際、YAGレーザ光4は、その波長と金属材料の吸
収スペクトルとの関連によって、ステンレス鋼板からな
る板部材1に対して吸収となるため、その照射部位にエ
ネルギとしてM積されると共に、そのエネルギによって
板部材1かすみやかに加熱・溶融され、またアシストガ
ス6の噴出にて貫通穴ICが形成される。
収スペクトルとの関連によって、ステンレス鋼板からな
る板部材1に対して吸収となるため、その照射部位にエ
ネルギとしてM積されると共に、そのエネルギによって
板部材1かすみやかに加熱・溶融され、またアシストガ
ス6の噴出にて貫通穴ICが形成される。
そして、この時の貫通穴ICの大きさは、第1図の(b
)に示すように略中央部の直径が3日程度であり、接合
面la側および載置面1b側にそれぞれが7日程度に形
成され、両面の1b側にそれぞれに拡大する円錐形状と
なっている。
)に示すように略中央部の直径が3日程度であり、接合
面la側および載置面1b側にそれぞれが7日程度に形
成され、両面の1b側にそれぞれに拡大する円錐形状と
なっている。
次に、第1図の(d)に示すように板部材1の接合面1
aに板部材2の接合面2bを重ね合わせてセットする。
aに板部材2の接合面2bを重ね合わせてセットする。
この状態で板部材1に形成されている貫通穴ICに相当
する天部材2の上面にYAG:ネオジウム3+レーザ装
置の照射ノズル3を当接させる。その後、照射ノズル3
から波長が1゜06、crmで、出力が20WのYAG
レーザ光4を加工レンズ5に通過させて照射する。
する天部材2の上面にYAG:ネオジウム3+レーザ装
置の照射ノズル3を当接させる。その後、照射ノズル3
から波長が1゜06、crmで、出力が20WのYAG
レーザ光4を加工レンズ5に通過させて照射する。
その際、YAGレーザ光4は、その波長と合成樹脂材料
の吸収スペクトルとの関連によって、ポリプロピレン樹
脂からなる板部材2に対して非吸収となるため、天部材
2の中を反射および屈折を繰り返しながら透過すると共
に、ステンレスからなる板部材lの接合面1aに達する
。
の吸収スペクトルとの関連によって、ポリプロピレン樹
脂からなる板部材2に対して非吸収となるため、天部材
2の中を反射および屈折を繰り返しながら透過すると共
に、ステンレスからなる板部材lの接合面1aに達する
。
そして、板部材1の接合面1aに達したYAGレーザ光
4は、その部位および周辺でエネルギとして蓄積される
と共に、そのエネルギによって板部材1の接合面1aが
加熱される。それにともない接合面laの熱がこの板部
材1の接合面1aに当接している板部材2の接合面2b
に伝達されて加熱・溶融される。
4は、その部位および周辺でエネルギとして蓄積される
と共に、そのエネルギによって板部材1の接合面1aが
加熱される。それにともない接合面laの熱がこの板部
材1の接合面1aに当接している板部材2の接合面2b
に伝達されて加熱・溶融される。
その後、YAGレーザ光4によって板部材1の接合面1
aを加熱しつつ、照射ノズル3によって矢印A方向から
荷重を加える。その際、天部材2の溶融物2Cが下部の
板部材1に形成されている貫通穴ICに押し出される。
aを加熱しつつ、照射ノズル3によって矢印A方向から
荷重を加える。その際、天部材2の溶融物2Cが下部の
板部材1に形成されている貫通穴ICに押し出される。
そして、上部の板部材2の溶融物2cが貫通穴1cに十
分に押し出され、両板部材1.2の接合面1a、2bが
当接するまでYAGレーザ光4の照射と矢印A方向から
の荷重を継続する。
分に押し出され、両板部材1.2の接合面1a、2bが
当接するまでYAGレーザ光4の照射と矢印A方向から
の荷重を継続する。
そして、上部の板部材2の溶融物2cが板部材1の貫通
穴1cに十分に押し出され、両板部材1.2の接合面1
a、2bが十分に当接したところで、YAGレーザ光4
の照射を停止すると共に、板部材2への矢印A方向から
の荷重を取り除く、その後、照射ノズル4を板部材2か
ら離反させて遠ざける。
穴1cに十分に押し出され、両板部材1.2の接合面1
a、2bが十分に当接したところで、YAGレーザ光4
の照射を停止すると共に、板部材2への矢印A方向から
の荷重を取り除く、その後、照射ノズル4を板部材2か
ら離反させて遠ざける。
これによって、第1図の(d)に示すように板部材1に
形成されている貫通穴ICに板部材2の溶融物2cが充
満した状態で硬化し、ステンレスからなる板部材1とポ
リプロピレン樹脂からなる板部材2とが強固に接合され
る。
形成されている貫通穴ICに板部材2の溶融物2cが充
満した状態で硬化し、ステンレスからなる板部材1とポ
リプロピレン樹脂からなる板部材2とが強固に接合され
る。
以上説明したように、本発明に係る合成樹脂材料と異種
材料との接合方法においては、合成樹脂材料をレーザ光
に対して非吸収性とし、前記異種材料に貫通穴を形成し
て重ね合わせ、この合成樹脂材料の方向からレーザ光を
照射して異種材料を加熱し、その熱によって合成樹脂材
料を加熱・溶融すると共に、その溶融物を貫通穴に押し
出して接合するようにしたから、接合しようとする接合
材料の形状に制約することなく、両材料を接合すること
ができる効果がある。
材料との接合方法においては、合成樹脂材料をレーザ光
に対して非吸収性とし、前記異種材料に貫通穴を形成し
て重ね合わせ、この合成樹脂材料の方向からレーザ光を
照射して異種材料を加熱し、その熱によって合成樹脂材
料を加熱・溶融すると共に、その溶融物を貫通穴に押し
出して接合するようにしたから、接合しようとする接合
材料の形状に制約することなく、両材料を接合すること
ができる効果がある。
また、本発明に係る接合方法においては、接合しようと
する合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して接合す
るようにしたから、両材料の接合作業を容易に実施する
ことができる効果がある。
する合成樹脂材料の方向からレーザ光を照射して接合す
るようにしたから、両材料の接合作業を容易に実施する
ことができる効果がある。
また、本発明に係る接合方法においては、合成樹脂材料
の溶融物を異種材料の貫通穴に押し出して接合するよう
にしたから従来の接合方法に比較して接合強度を著しく
向上させる効果がある。
の溶融物を異種材料の貫通穴に押し出して接合するよう
にしたから従来の接合方法に比較して接合強度を著しく
向上させる効果がある。
第1vl!Jは本発明に係る接合方法の合成樹脂材料と
異種材料の接合方法を説明する概略断面図である。 第2図は従来のインブラント接合方法を説明する概略断
面図である。 1・−・・・・板部材 la−一・・−接合面 1c・−・−貫通穴 2・−−−−一板部材 2b−−−−−一接合面 2cm−・−溶融物 3−−−−−一照射ノズル 4−・−・−YAGレーザ光 5−−−−−一加エレンズ 出願人 トヨタ自動車株式会社 (C) (dン第1図
異種材料の接合方法を説明する概略断面図である。 第2図は従来のインブラント接合方法を説明する概略断
面図である。 1・−・・・・板部材 la−一・・−接合面 1c・−・−貫通穴 2・−−−−一板部材 2b−−−−−一接合面 2cm−・−溶融物 3−−−−−一照射ノズル 4−・−・−YAGレーザ光 5−−−−−一加エレンズ 出願人 トヨタ自動車株式会社 (C) (dン第1図
Claims (1)
- 合成樹脂材料と異種材料とを重ね合わせ、合成樹脂材料
の方向からレーザ光を照射して両材料を接合するにあた
り、前記合成樹脂材料をレーザ光に対して非吸収性とし
、前記異種材料に貫通穴を形成せしめ、この金属材料と
合成樹脂材料とを重ね合わせ、この合成樹脂材料の方向
からレーザ光を照射して異種材料を加熱すると共に、そ
の熱によって合成樹脂材料を加熱・溶融し、この溶融物
を異種材料の貫通穴から押し出すようにしたことを特徴
とする合成樹脂材料と異種材料の接合方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60205764A JPS6264528A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 合成樹脂材料と異種材料の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60205764A JPS6264528A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 合成樹脂材料と異種材料の接合方法 |
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JPS6264528A true JPS6264528A (ja) | 1987-03-23 |
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