激光封接真空平板玻璃的工艺研究

发布时间：2017-09-28 12:04

  本文关键词：激光封接真空平板玻璃的工艺研究

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【摘要】：激光封接技术就是将激光束照射到焊接件的表面,加热焊接件或者焊料使之熔化,从而实现焊接件焊接在一起的技术。激光封接技术具有能量高、非接触性、焊接精度高等优点,可以实现对任何大小以及任何地方的工件进行焊接。这些优点使得激光焊接技术应用的领域越来越广泛,尤其是在加工制造领域,传统的焊接技术越来越不能满足高质量产品的制造要求,激光焊接技术能满足加工精度高和焊接质量高的要求,已经有取代传统焊接技术的趋势。真空平板玻璃的中间是真空,四周封边,具有保温隔热、隔音降噪的优点,已经开始应用在建筑、蔬菜大棚等领域。当今社会提倡环保节能,真空平板玻璃是一种节能环保型的玻璃加工产品,它的诞生正是符合了时代的主题。目前,激光封接技术已经应用于真空平板玻璃封边成形上,应用前景非常广阔,但是如何提高真空平板玻璃的封边质量,一直是研究的重点和研究的难点。激光封接真空平板玻璃的相关工艺问题还有待于进一步研究,本文就是在这一背景下,展开激光封接真空平板玻璃的工艺研究。先对玻璃和激光的相互作用机理展开研究,研究了玻璃的光学性质和热学性质,分析了玻璃和激光的相互作用过程以及产生热膨胀现象的原因。接着研究激光透射焊接真空平板玻璃的原理以及封接接头产生的过程,最后研究焊料熔敷玻璃的原理。这部分的理论研究为后面的实验分析奠定了重要的基础。在现有的激光器设备和实验条件下,为了便于分析和研究,不研究离焦量对激光封接的影响。在真空平板玻璃激光封接焊料熔覆工艺研究中,采用单因素分析法研究激光功率和焊接速度对焊料熔敷玻璃的质量的影响。固定离焦量h=-2mm,焊接速度v=2mm/s,激光功率P取5个值,研究激光功率对焊料封接层硬度的影响规律,对封接层表面形貌的影响,对焊料和玻璃结合处的结合性能的影响,得到最优的激光功率P=80W。采用同样的方法确定出最优的焊接速v=2mm/s。最终得到激光封接真空平板玻璃的最优工艺参数P=80W, v=2mm/s,h=-2mm。在最优工艺参数下,激光封接真空平板玻璃,在对封接性能的分析中,使用万能试验机对真空平板玻璃进行剪切力测定,测试发现封边处具有不错的封接强度。采用显微镜对封接层进行金相组织分析,发现金相组织没有明显的缺陷,组织结构致密,具备不错的力学性能。采用扫描电镜仪对焊料和玻璃结合处的截面形貌进行观察与分析,发现结合处没有缝隙,二者结合紧密。使用能谱仪对焊料与玻璃进行能谱分析,焊料和玻璃结合处出现大量的元素迁移现象,二者互相进入对方物质内部,结合性能可靠。通过以上性能分析,在最优工艺参数下,真空平板玻璃的封边质量良好。
【关键词】：激光封接技术 真空平板玻璃 工艺研究 性能分析 最优工艺参数
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.68
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 激光封接平板玻璃国内外研究现状10-12
• 1.3 课题研究的意义12
• 1.4 课题的研究内容12-13
• 1.4.1 激光封接真空平板玻璃的工艺研究12-13
• 1.4.2 真空平板玻璃的性能分析13
• 1.5 本章小结13-14
• 第二章 真空平板玻璃激光封接的成形机理14-20
• 2.1 玻璃的光学性质14-15
• 2.1.1 玻璃对激光的反射14-15
• 2.1.2 玻璃对激光的吸收与透射15
• 2.2 玻璃的热学性质15-16
• 2.2.1 玻璃和焊料的热膨胀现象15-16
• 2.2.2 玻璃的导热系数16
• 2.3 激光透射封接真空平板玻璃基本原理16-17
• 2.4 真空平板玻璃的封接接头成形理论17-18
• 2.4.1 封接接头的成形过程17-18
• 2.4.2 封接接头的成形种类18
• 2.5 激光照射焊料熔敷玻璃的原理及封接层的成形过程18-19
• 2.6 本章小结19-20
• 第三章 真空平板玻璃激光封接的实验准备20-32
• 3.1 实验材料20-21
• 3.2 实验仪器21-22
• 3.2.1 实验中用到的主要仪器21
• 3.2.2 YLS-2000-CT型掺镱光纤激光器21-22
• 3.3 焊料熔敷玻璃实验22-23
• 3.4 激光封接真空平板玻璃实验23-26
• 3.5 实验后测试方法26-30
• 3.5.1 封接层的硬度测试和分析26-27
• 3.5.2 焊料封接层的金相分析27
• 3.5.3 焊料封接层表面形貌观察27-28
• 3.5.4 焊料和玻璃结合处的截面形貌观察28-29
• 3.5.5 焊料和玻璃结合处的能谱分析29
• 3.5.6 封接层剪切力分析29-30
• 3.6 本章小结30-32
• 第四章 激光封接真空平板玻璃的工艺研究32-47
• 4.1 引言32
• 4.2 激光功率对封接层以及焊料与玻璃结合性能的影响32-39
• 4.2.1 激光功率对封接层硬度的影响32-33
• 4.2.2 激光功率对封接层表面形貌的影响33-35
• 4.2.3 激光功率对焊料与玻璃结合性能的影响35-37
• 4.2.4 激光功率对玻璃和焊料结合处的元素迁移的影响37-39
• 4.3 焊接速度对封接层以及焊料与玻璃结合性能的影响39-45
• 4.3.1 焊接速度对封接层硬度的影响39-40
• 4.3.2 焊接速度对封接层表面形貌的影响40-42
• 4.3.3 焊接速度对焊料与玻璃结合性能的影响42-44
• 4.3.4 焊接速度对玻璃和焊料结合处的元素迁移的影响44-45
• 4.4 本章小节45-47
• 第五章 真空平板玻璃封接性能的分析47-53
• 5.1 引言47
• 5.2 真空平板玻璃焊料的金相分析47-48
• 5.3 真空平板玻璃封接层的剪切力分析48
• 5.4 真空平板玻璃截面形貌分析48-49
• 5.5 真空平板玻璃封接层的EDS分析49-51
• 5.6 焊料封接层形貌SEM分析51
• 5.7 本章小节51-53
• 第六章 结论与展望53-55
• 6.1 结论53
• 6.2 展望53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 攻读硕士学位期间主要的论文59-60

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本文编号：935721