不锈钢（304）与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）异种材料激光焊接试验研究

发布时间：2024-02-13 18:03

　　不锈钢(304)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是两种常见的金属材料和高分子材料,通过加工技术使两种材料复合来满足产品生产的需求,在汽车、航空航天、微电子封装焊接上有着广泛的应用。由于304不锈钢与高分子材料PMMA的物理和化学性能存在着巨大差异,传统焊接方法很难获得这两种材料之间的理想焊缝。为实现高质量焊接接头,论文主要针对304不锈钢和高分子材料PMMA的激光搭接焊接工艺展开研究。试验采用WF300脉冲激光器对304不锈钢和高分子材料PMMA激光搭接焊进行了可焊性的研究。在一定条件和参数下,激光束照射在上层金属上进行热传导方式焊接,在最佳工艺参数组合下试验获得焊接接头连接强度高的样品,接头外观平整完美,没有灼烧、未焊合区等缺陷,接头剪切强度可以达到173.87 N/mm²。探索在不同焊接工艺参数的组合下,分析典型的焊接形貌,通过极差法对比分析,归纳了激光功率、焊接速度、光斑大小、脉冲频率、脉冲宽度、保护气体流量对焊缝宽度和剪切应力的影响规律。采用正交设计试验的方法,建立了BP—ANN神经网络模型算法优化工艺参数。结合有限元数值模拟的方法对304不锈钢和高分子材料...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 金属与非金属材料的激光焊接
        1.2.1 金属与塑料的焊接
        1.2.2 存在的主要问题
    1.3 选题意义
    1.4 课题主要研究内容
第二章 金属与高分子材料激光焊接试验装置
    2.1 试验设备
        2.1.1 试验所用激光器
        2.1.2 金相切割机
        2.1.3 金相显微镜
        2.1.4 电子万能试验机
    2.2 材料的选择
    2.3 激光焊接夹具的设计
    2.4 激光焊接方法的选择
    2.5 本章小结
第三章 金属与高分子材料激光焊接试验工艺研究
    3.1 金属材料与高分子材料激光焊接准备
        3.1.1 设备及材料准备
        3.1.2 激光焊接工艺参数的选择
        3.1.3 焊接样品的测试方法
    3.2 正交试验的设计
    3.3 激光焊接过程
        3.3.1 焊接过程中的物理现象
        3.3.2 焊接过程中的缺陷及预防措施
    3.4 试验结果分析
        3.4.1 工艺参数对焊缝宽度的影响
        3.4.2 工艺参数对剪切应力的影响
        3.4.3 能量密度对焊接质量的影响
        3.4.4 焊接接头的失效模式分析
    3.5 工艺参数的优化
        3.5.1 BP神经网络算法介绍
        3.5.2 BP神经网络结构
        3.5.3 BP神经网络的建立
        3.5.4 训练样本数据采集
        3.5.5 神经网络的训练和泛化性检验
        3.5.6 预测结果与模拟结果的对比
    3.6 本章小结
第四章 金属与塑料激光焊接有限元热分析理论
    4.1 激光焊接温度场基本理论
    4.2 热传学经典理论
    4.3 焊接温度场基本方程
    4.4 非线性瞬态温度场热传传导的有限元分析
    4.5 本章小结
第五章 金属与塑料激光焊接温度场数值模拟及工艺试验验证
    5.1 金属与塑料的焊接建模
        5.1.1 材料属性
        5.1.2 几何模型确定
        5.1.3 网格划分
        5.1.4 确定热源模型
    5.2 温度场求解
        5.2.1 时间步长的确定
        5.2.2 移动热源的加载
        5.2.3 设定边界条件
    5.3 温度场后处理
    5.4 焊接过程中温度场分布
        5.4.1 整体温度场分布规律
        5.4.2 焊件上各节点的温度—时间变化过程
    5.5 温度场模拟结果及工艺试验验证分析
        5.5.1 激光焊接功率对温度场的影响
        5.5.2 激光焊接速度对温度场的影响
        5.5.3 离焦量对温度场的影响
        5.5.4 模拟结果与试验结果对比
    5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢



本文编号：3897030