高分子材料环缝激光焊接方法及性能的研究

发布时间：2017-10-23 01:13

  本文关键词：高分子材料环缝激光焊接方法及性能的研究

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【摘要】：随着高分子材料产品在工业中的不断推广应用，采用激光对高分子材料进行焊接的方法得到了越来越多的关注。与其他的焊接方法（超声波焊接及热板焊接）相比，激光焊接具有速度快、热变形小、焊缝质量高、自由度高及容易实现自动化等综合优点，，有许多技术上和经济上的优势，在高端装备制造业倍受青睐。随着科学技术的日益成熟，激光焊接高分子材料具有广阔的市场前景。此外，由于国外在高分子材料激光焊接方面的研究水平远超国内。故深入开展高分子材料激光焊接的研究意义重大。 本文对高分子材料在光学和热力学方面的特性进行研究，分析了高分子材料激光透射焊接的原理及特性。研发了环形激光束焊接头，并对其光学系统及形成原理进行了分析。结果表明，当两圆锥镜间距恒定时，随着准直透镜焦距的增加，环形激光束光环的外径几乎没有变化，而内径减小，从而使环形激光束的光环宽度增加。当准直镜焦距恒定时，随着两圆锥镜间距离的增加，环形激光束光环的内径和外径同时增加，而环形激光束的光环宽度几乎不变。环形激光束强度分布的不均匀性通过调节准直透镜、第一圆锥镜和第二圆锥镜间的同轴性可获得改善。环形激光束光环宽度分布的不均匀性通过在准直镜和第一圆锥镜间增设一枚均场镜可得到改善。 高分子材料TPV弹性体和PP聚丙烯的激光焊接最佳工艺参数为实验压力200N、环形激光束光环宽度3.5mm、激光输出功率800W及激光辐射时间0.6s。最佳工艺参数条件下，其拉伸剪切强度为2.40MPa，拉伸件的断裂位置在母材上。高分子材料TPV弹性体和PP聚丙烯激光焊接时，如果热输入量过低，容易造成接合面接合不良；如果热输入量过高，则会造成高分子材料裂解，从而使接合面出现烧蚀或者气孔等缺陷。
【关键词】：激光透射焊接 TPV弹性体 聚丙烯 环形激光束 工艺参数
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 高分子材料常用焊接方法10-12
• 1.2.1 热板焊接10-11
• 1.2.2 振动摩擦焊接11
• 1.2.3 超声波焊接11
• 1.2.4 激光焊接11-12
• 1.3 高分子材料激光焊接国内外研究现状12-18
• 1.3.1 国外理论研究及产业化状况12-17
• 1.3.2 国内理论研究及产业化状况17-18
• 1.4 高分子材料激光焊接研究的意义18-19
• 1.4.1 缩小国内外差距18-19
• 1.4.2 高分子材料激光焊接应用领域前景广阔19
• 1.5 本课题研究的主要内容和方法19-21
• 第2章 高分子材料激光透射焊接的理论研究21-27
• 2.1 高分子材料的光学性能21-22
• 2.2 高分子材料的热力学性能22-23
• 2.3 高分子材料激光焊接基本原理23-27
• 2.3.1 激光透射焊接原理23-24
• 2.3.2 激光透射焊接方法的特性24-25
• 2.3.3 激光透射焊接方法的接头形式25-26
• 2.3.4 激光透射焊接方法的加压26
• 2.3.5 激光透射焊接方法的优缺点26-27
• 第3章 方案的设计27-39
• 3.1 本文所选用的激光器27-30
• 3.2 本文所选用的材料30-31
• 3.3 激光透射焊接方法的设计31-36
• 3.3.1 光路设计31-33
• 3.3.2 环形光束的形成机理33-35
• 3.3.3 激光透射焊接实验方案35-36
• 3.4 高分子材料激光透射焊接夹具的设计36
• 3.5 焊后测试方法36-39
• 3.5.1 拉伸实验37
• 3.5.2 金相实验37-39
• 第4章 实验结果与分析39-61
• 4.1 环形激光束特性实验研究39-51
• 4.1.1 环形激光束轮廓的测量39-44
• 4.1.2 环形光束强度分布不均匀性的改进实验44-49
• 4.1.3 环形光束宽度不均匀性的改进实验49-51
• 4.2 高分子材料激光透射焊接工艺研究51-61
• 4.2.1 激光功率和辐射时间对焊缝成形的影响52-55
• 4.2.2 焊缝显微组织观察55-57
• 4.2.3 激光功率和辐射时间对焊缝宽度的影响57-59
• 4.2.4 激光功率和辐射时间对接头强度的影响59-61
• 第5章 结论61-62
• 参考文献62-65
• 在学研究成果65-66
• 致谢66

【参考文献】

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1 张胜玉,章少华;塑料激光焊接[J];工程塑料应用;2000年02期

2 陈西曲,赖建军,刘胜,易新建;塑料生物芯片的激光焊接封装系统研究[J];微纳电子技术;2003年Z1期

3 宇飞;激光焊接技术进入塑料加工市场[J];光机电信息;2005年02期

4 王玉英;;半导体激光器在焊接汽车塑料零件中的应用[J];光机电信息;2006年01期

5 袁晖,赖建军,何云贵;热塑性塑料的激光焊接实验研究[J];光学与光电技术;2005年01期

6 谢龙;刘黎明;;高分子材料塑料的激光焊接工艺及性能[J];焊接学报;2007年05期

7 王霄;杨昆;张惠中;刘会霞;;两种不同热塑性塑料之间的激光透射焊接试验[J];焊接学报;2009年05期

8 杭争翔;唱丽丽;甘洪岩;徐国建;;激光焊接塑料的原理及特性[J];焊接技术;2010年08期

9 赖建军,陈西曲,周宏,易新建,汪学方,刘胜;塑料芯片的红外激光加热键合研究[J];红外技术;2004年02期

10 张胜玉;塑料激光焊接[J];激光与红外;2000年03期

本文编号：1080929