Fiber 레이저를 이용한 폴리머의 투과 접합에 관한 연구 = A study on transmission welding of polymers using fiber laser

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레이저 투과접합에 관한 연구는 접합에 재료의 레이저 빛에 대한 투과성 및 흡수성이 큰 영향을 미치게 되어, 투과접합에 사용되는 재질의 광학적 특성 및 첨가제의 함유에 의한 특성을 살피는 등의 재료적인 측면의 연구가 그 주를 이루었다. 또한, 투과접합에 관한 열 해석에 있어서도 현시점이 거의 초기단계의 연구라 할 수 있다. 본 연구에서는 그 동안 재료적인 측면에서 이루어져 왔던 투과접합에 관한 연구를 접합 공정의 측면에서 접근하여 레이저 투과 점용접에 의한 폴리머의 투과접합의 특성을 살펴보고 접합부의 폭을 확인하고자 한다. 또한, 투과접합에서의 열 해석을 위해 사용되는 열원을 실제에 보다 근접하도록 모델링을 하여 제시하고자 한다. 기초광학실험을 통하여 사용될 폴리머의 재료적 특성에 대한 기초데이터인 투과율을 레이저 파워 미터를 이용하여 측정을 하였고, 이에 따른 흡수계수 및 흡수율을 계산을 통해 구하였다. 레이저의 조사시간과 레이저 파워를 변수로 두어서 각각의 조건에서 점용접을 수행하였으며, 접합 후 접합부 폭을 관찰하여 레이저 조사시간과 레이저 파워가 접합부의 폭에 미치는 영향을 살펴 보았다. 기존의 선행연구자들에 의해 수행되었던 열원 모델과 달리 새로운 열원을 제시하였다. 제시한 새로운 모델은 크게 3부분으로 이루어져있다. 첫째는 빔이 진행하면서 빔의 반경이 달라지는 수식을 적용하였으며, 둘째는 가우시안 형태의 빔의 형상을 갖도록 수식을 적용하였다. 마지막으로 재질의 두께 방향으로 빔이 입사하면서 재질에 흡수하는 강도가 흡수계수에 따라 지수함수적으로 감소하도록 체적가열 형태의 열원을 적용하였다. 제시한 열원을 검증하기 위해 기존의 선행 연구자들에 의해 이용되었던 열원 모델을 이용하여 동일한 조건에서 열 해석을 수행하였으며, 적용한 열원 모델에 의한 열 해석결과와 실험결과의 접합부 폭을 비교하였으며, 그 결과 본 연구에서 제시한 열원 모델을 적용한 결과가 이전의 선행 연구자들에 의해 제시된 열원 모델에 의한 결과 보다 유사하게 나타났다.
Advisors
나석주researcherNa, Suck-Jooresearcher
Description
한국과학기술원 : 기계공학전공,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2007
Identifier
264178/325007  / 020053410
Language
kor
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공, 2007.2, [ ii, 50 p. ]

Keywords

Thermal anslysis; Heat source model; Spot welding; Fiber laser; Polymer; 점용접; 열원 모델; 열해석; 파이버 레이저; 폴리머; 투과접합; Transmission welding

URI
http://hdl.handle.net/10203/45552
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=264178&flag=dissertation
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ME-Theses_Master(석사논문)
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