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熱による溶着(振動溶着、レーザー着)の強度について
現在、PBT樹脂でレーザ溶着を行っております。 溶着はできますが、樹脂の種類やメーカーにより最大溶着強度が異なります。 その理由がわかりません。 おそらく樹脂の物性に起因しているのではないかと考えているのですが、 どの物性が最も影響するのでしょうか？ 振動溶着でも同様の事はありますでしょうか？ アドバイス頂けると助かります。 宜しくお願い致します。
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＞樹脂の物性に起因・・・どの物性が最も影響するか？ 溶着部の強度は、樹脂の物性値に比べてどの程度の割合が確保されている のでしょうか？ 引張り強さを例とした場合、材料の強度が50MPaと仮定して、 溶着部の面積が1mm^2として、引張り荷重50Nで引き千切れたのであれば、 物性値に対して100％の強度を確保しているということになります。 （引張りだけでなく、せん断などについても検討してみてください） この割合が、100%に近いのであれば、溶着の条件は適正と判断できると 思います。逆にきわめて低い値であれば、樹脂の物性以前に、溶着の 条件が不適切と判断することが適切と思います。 ＞溶着はできるが、樹脂の種類やメーカーにより最大溶着強度が異る まずは、前記の物性値に対する強度の割合がばらつくのか、溶着部の面積が ばらつくのかなど、ばらつきの要因を分析してみることをお勧めします。 ばらつきの要因がきちんと把握できれば、次のような対策は自ずと明白に なると思います。 ・溶着部の形状を変えること（設計変更）が必要か ・溶着の条件を適正化することが必要か ・溶着しやすい材質（グレード）を選定することが必要か ・前処理／後処理などで改善の可能性があるか 強度が母材の物性値に対して、100%確保されたことを例としたのは、 何％確保できれば良好と判断できるか適切な判断基準を持ち合わせて いなかったのが理由です。溶着条件が良好であれば、100%の値を確保 できることを申し上げたのではありません。混乱させてしまったので あれば、申し訳ありません。 あくまでも個人の感覚ですが、60～85％の値を確保できていれば、 溶着条件は良好なように思います。15%程度の幅でばらつくのは、 当然なように思います。 重要なのは、下限の値をどのようにしたら管理できるかということ でしょう。明らかに樹脂グレードに対して相関があるのであれば、 樹脂グレード毎に、溶着条件の合わせこみを行うなどの「手間」を 掛けることをご検討になったら如何でしょうか。 ご所望の内容とは、異なる回答ですが、ご勘弁ください。
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三菱PBT ノバデュラン -物性編- http://www.m-ep.co.jp/product/brand/novaduran/bussei.html 見てのとおり分子量以下、溶接強度にどう影響するかおそらくメーカー技術者でも答を出しにくい案件と想像するが、(三菱なら)技術センターに出向いてディスカッションしてみることです。 ここに挙がらない様々な添加剤もあり。また成型では離型剤が影響することも有得。 最適な溶接条件はそれらに応じ変化するであろうから、樹脂メーカおよび溶接機器メーカの守備範囲を越えるので、ユーザーが見出す課題になるでしょう。 なので理由がわからぬままで、樹脂グレードは他の特性要請からFixし、溶接条件を験し、いかに安定させるかに腐心してるのが世間の実態では。
お礼
ご回答、ありがとうございます。 樹脂を選定するにはやはりいろいろトライし、最適な材料を見出して行くしかないのですね。 離型剤の影響もあるのですね。 答えを出しにくい案件である事がわかりました。 ありがとうございました。
> 現在、PBT樹脂でレーザ溶着を行っております。 > 溶着はできますが、樹脂の種類やメーカーにより最大溶着強度が異なります。 > その理由がわかりません。 樹脂の種類が異なれば、樹脂の物性や強度も異なります。 固有の強度が異なったり、溶着条件が同じであれば、融点等が異なると溶け代等が違い 溶着状態もことなり、当然ながら強度も異なります。 メーカーにより最大溶着強度が異なるのは、メーカーによる溶着条件が異なり、 且つ最大溶着強度が、試験結果の上限アベレージか？平均アベレージか？下限アベレージか でも異なります。 メーカーのポリィシーでもかな？
お礼
ご回答、ありがとうございます。 溶着強度に影響するのは樹脂のどの物性と言い切れるものではないのですね。 異なるのが当たり前なようですね。 何かの物性と溶着強度に相関性が見いだせれば、と思ってましたが、なかなか難しい様です。 ありがとうございました。
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