激光技術(shù)實(shí)現金屬與塑料之間更好的結合

工業(yè)結合所使用的材料中，對塑料的需求仍在不斷增加；而金屬在機械和電學(xué)方面的優(yōu)越性能也確保了其在混合應用中的地位。但是金屬和塑料之間的結合是最困難的物理結合之一，任何一個(gè)帶過(guò)無(wú)框眼鏡的人都知道這種結合有多么脆弱。德國弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究院（ILT）最新的研究結果展示了一種能將金屬與塑料更好地結合在一起的好方法：利用激光實(shí)現。

目前，將金屬與塑料結合的最主要的方法是注模成型技術(shù)，在注模過(guò)程中通過(guò)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的夾具固定組件。但是為了滿(mǎn)足定位和高精密組件的要求，這種方法需要采用緊密公差；此外根據應用情況，這種方法也并不是總能得到高強度的結合。對于較大的面積，可以使用簡(jiǎn)單的膠合，或者對塑料部件加工螺紋進(jìn)行螺紋連接。但是這些結合方法的可靠性和牢固性都較差。

為了克服這些缺點(diǎn)，研究人員研究出了LIFTEC技術(shù)（激光誘導結合技術(shù)）來(lái)改進(jìn)金屬與塑料之間的結合情況。激光方法與傳統方法類(lèi)似。傳統方法通過(guò)感應或超聲加熱金屬部件，從而熔化金屬部件周?chē)乃芰?，冷卻后塑料和金屬之間就形成了合縫連接。LIFTEC技術(shù)簡(jiǎn)單有效，它使用激光加熱金屬部件。在最簡(jiǎn)單的應用中，LIFTEC技術(shù)利用了所有未著(zhù)色的熱塑塑料都是透明或者半透明的性質(zhì)。激光經(jīng)過(guò)塑料部件后聚焦在待結合的金屬部件上，引起局部熔化。在結合之前將金屬部件處理為帶凹槽或孔洞的形狀，可以進(jìn)一步增強最終的結合效果。

其他材料

LIFTEC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)也許在于它的靈活性，它甚至可以應用于像特氟隆這樣的耐熱材料（如圖）。這類(lèi)不透明塑料和金屬的結合方法，與激光經(jīng)過(guò)塑料部件后聚焦在待結合的金屬部件稍有不同：激光在側面加熱金屬，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(jìn)入塑料中。最重要的是，LIFTEC技術(shù)不僅僅局限于金屬部件，還可以用于結合陶瓷和塑料。

圖：德國弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究院研究的激光誘導結合技術(shù)（LIFTEC），
該技術(shù)實(shí)現了不同材料之間的有效結合，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(gè)值得注意的結果：當銷(xiāo)軸直徑為2mm時(shí)，拉開(kāi)結合的力約為700N。

與現有技術(shù)相比，LIFTEC技術(shù)的結合過(guò)程中的精確度要求大幅降低，因此該技術(shù)有望在工業(yè)上獲得廣泛應用。此外，感應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(méi)有這種要求。研究人員表示， LIFTEC技術(shù)將有望在現有技術(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(jià)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)化應用中。

為了進(jìn)一步集成LIFTEC技術(shù)，ILT聲名卓著(zhù)的工程學(xué)專(zhuān)用技術(shù)也開(kāi)始嶄露頭角。研究人員Holtkamp說(shuō)：“我們正在研究滿(mǎn)足這個(gè)特定加工工藝要求的機器。目前我們采用液壓設備，但是對加工工藝來(lái)說(shuō)，液壓壓力太大并且不準確。新的機器將采用電力驅動(dòng)，可以放置于桌面上，這意味著(zhù)配鏡師在商店里就能使用該儀器將鏡片和鏡框瞬間結合在一起?！?

ILT已獲得了該技術(shù)的專(zhuān)利授權，并且已經(jīng)有工業(yè)界人士開(kāi)始咨詢(xún)該技術(shù)。目前研究人員正致力于減少加熱時(shí)間，并研究工業(yè)應用中可能用到的各種各樣的結合力。 (end)