Development of laser spot micro joining method between plastic and metallic materials

2013 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 23360052
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Materials/Mechanics of materials
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: MIYASHITA Yukio 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (00303181)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): KOGUCHI Hideo 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (90143693) ; ISOBE Hiromi 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (60272861)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 異材接合 / レーザー / プラスチック / 金属 / 界面 / 接合強度

Research Abstract

Laser spot micro joining method between plastic and metallic materials applying for welding of micro parts was studied. In order to improve intrinsic joining strength, effects of molten pool shape formed in a metallic material side, bubbles formed inside a plastic material nearby the interface and applying static and cyclic contact force were investigated. Appropriate condition of the molten pool shape and state of the bubbles formation were shown. Moreover, controlling method of formation behavior of the bubbles was developed. A new dissimilar materials joining method by optimizing in mechanics and process was proposed.

Research Products

• [Journal Article] Effect of Molten Pool Shape on Strength of Dissimilar Materials Laser Spot Joint between Plastic and Metal (2013)
  • Author(s): Y.KURAKAKE, Y.FARAZILA, Y.MIYASHITA, Y.OTSUKA and Y.MUTOH
  • Journal Title: Journal of Laser Mirco/Nanoengineering Volume: 8-2 Pages: 161-164
  • Peer Reviewed
• [Presentation] プラスチック/金属異材直接接合のプロセスとその接合体強度 (2014)
  • Author(s): 宮下幸雄
  • Organizer: 日本機械学会2014年度年次大会
  • Place of Presentation: 東京電気大学
  • Year and Date: 2014-09-10
• [Presentation] プラスチックと金属の異材直接接合 (2014)
  • Author(s): 宮下幸雄
  • Organizer: 第260回材料試験技術シンポジウム
  • Place of Presentation: 燕三条地場産業振興センター
  • Year and Date: 2014-07-25
• [Presentation] Strength and fracture morphology of a laser lap dissimilar materials joint between SUS304 and PC (2014)
  • Author(s): Akira FUJII, Yukio MIYASHITA and Yuichi OTSUKA
  • Organizer: The 3rd International GIGAKU Conference in Nagaoka (IGCN2014)
  • Place of Presentation: 長岡技術科学大学
  • Year and Date: 2014-06-21
• [Presentation] Formation Behavior of Bubbles and its effect on Joining Strength in Dissimilar Materials Laser Spot Joining between PET and SUS304 (2014)
  • Author(s): Yukio Miyashita, Teppei Watanabe, Yuichi Otsuka
  • Organizer: ICM&P2014 ; The 5th JSME/ASME International Conference on Materials and Processing 2014 (ICM&P2014)
  • Place of Presentation: Cobo center(デトロイト,米国)
  • Year and Date: 2014-06-11
• [Presentation] PET/SUS304 レーザスポット接合体の気泡生成挙動とその接合強度特性への影響 (2014)
  • Author(s): 渡辺哲平, 宮下幸雄, 大塚雄市
  • Organizer: 日本機械学会北陸信越支部第51期講演会
  • Place of Presentation: 富山県立大学
  • Year and Date: 2014-03-08
• [Presentation] レーザによる異種金属およびプラスチック/金属異材接合 (2014)
  • Author(s): 宮下幸雄
  • Organizer: 日本溶射学会中部支部第12期第4回溶射技術研究会
  • Place of Presentation: まちなかキャンパス長岡
  • Year and Date: 2014-01-30
• [Presentation] PET/A5052 レーザスポット接合体の強度特性に及ぼす負荷条件の影響 (2013)
  • Author(s): 宮下幸雄,倉掛優,大塚雄市,武藤睦治
  • Organizer: 日本材料学会第62期学術講演会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 20130517-19
• [Presentation] 金属とプラスチックの異材レーザスポット接合体の接合強度に及ぼす気泡の影響 (2013)
  • Author(s): 渡辺哲平,宮下幸雄,大塚雄市
  • Organizer: 日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス
  • Place of Presentation: 岐阜大学
  • Year and Date: 2013-10-14
• [Presentation] Effect of Contact Force on Formation Behaviour of Bubbles in SUS304 / PET Dissimilar Materials Laser Spot Joining (2013)
  • Author(s): Y.Miyashita, T.Watanabe, Y.Kurakak
  • Organizer: LPM2013- The 14th International Symposium on Laser Precision Microfabrication, HPL2013- The 6th International Symposium on High Power Laser Processing
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2013-07-25
• [Presentation] YAG レーザによるPET/A5052 異材スポット接合体の強度特性に及ぼす金属表面粗さの影響 (2013)
  • Author(s): 倉掛優,宮下幸雄,大塚雄市,武藤睦治
  • Organizer: 日本機械学会北陸信越支部第50期総会・講演会
  • Place of Presentation: 福井大学工学部
  • Year and Date: 2013-03-09
• [Presentation] ファイバーレーザによるPET/SUS304 の異材スポット接合体の強度特性に及ぼす気泡の影響 (2013)
  • Author(s): 渡辺哲平,倉掛優,宮下幸雄,大塚雄市,武藤睦治
  • Organizer: 日本機械学会北陸信越支部第50期総会・講演会
  • Place of Presentation: 福井大学工学部
  • Year and Date: 2013-03-09
• [Presentation] ファイバーレーザによるポリカーボネートとSUS304の異材スポット接合 (2013)
  • Author(s): 前田卓磨,倉掛優,渡辺哲平,宮下幸雄,大塚雄市,武藤睦治
  • Organizer: 日本機械学会北陸信越支部第42回学正員卒業研究発表講演会
  • Place of Presentation: 福井大学工学部
  • Year and Date: 2013-03-09
• [Presentation] レーザによる異材接合のプロセスとその接合体強度 (2012)
  • Author(s): 宮下幸雄
  • Organizer: 日本機械学会第20回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2012)
  • Place of Presentation: 大阪工業大学 大宮キャンパス
  • Year and Date: 2012-11-30
• [Presentation] Effect of Molten Pool Shape on Strength of Dissimilar Materials Laser Spot Joint between Plastic and Metal (2012)
  • Author(s): Y.KURAKAKE, Y.FARAZILA, Y.MIYASHITA, Y.OTSUKA and Y.MUTOH
  • Organizer: 13th International Symposium on Laser Precision Microfabrication(LPM2012)
  • Place of Presentation: The Catholic University of America(Washington D.C.,米国)
  • Year and Date: 2012-06-13
• [Presentation] プラスチックと金属の異材レーザスポット接合における溶込部形状の影響 (2011)
  • Author(s): 倉掛優,Farazila Yusof,宮下幸雄,大塚雄市,武藤睦治
  • Organizer: 高温強度・破壊力学合同シンポジウム(第49回高温強度シンポジウム, 第15回破壊力学シンポジウム)
  • Place of Presentation: 石垣市民会館
  • Year and Date: 2011-11-25
• [Book] Laser welding technologies (Ch.11 : Twin beam laser welding technology)(ed. by Seiji Katayama) (2013)
  • Author(s): Y.Miyashita
• [Book] 異種材料一体化のための最新技術(第4章第2節「金属とPETの異材レーザースポット接合」を担当) (2012)
  • Author(s): 宮下幸雄(共著)
  • Publisher: サイエンス&テクノロジー株式会社
• [Book] 破壊力学体系‐壊れない製品設計へ向けて‐(第1編,第3章「溶接構造」,3節「異材溶接」を担当) (2012)
  • Author(s): 宮下幸雄(共著)
  • Publisher: 株式会社エヌ・ティー・エス
• [Remarks] ① 宮下幸雄,プラスチックと金属の異材直接接合,材料試験技術,59-3,(2014) 解説記事(計1 件)
• [Remarks] ① 名称;平成23年度溶接学会奨学賞受賞 受賞者;倉掛優(長岡技術科学大学大学院) 研究題目;プラスチックと金属のレーザスポット接合法の開発とその強度特性評価 受賞(計1件)