pmmaabs热塑性塑料激光透射焊接机理和工艺的研究

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1、上海交通大学硕士论文PMMA/ABS热塑性塑料激光透射焊接机理和工艺的研究摘要热塑性塑料的激光透射焊接以其优良的焊接质量、易于控制、可焊接微小零件（尺寸小于500μm）等诸多优点成为人们研究的热点，特别是汽车热塑性零件，激光透射焊接已成为该领域的首选加工方法。但是国内对于该课题的研究还非常少，无论是理论的研究，还是产业化方面都无法与国外相比。因此，开展塑料激光透射焊接研究有着十分重要的意义。本文首先研究了塑料激光焊接的机理，得出：不仅要考虑光与聚合物的相互作用；还要想到塑料的热学性能（玻璃化转变温度、粘度、热导率、热膨胀性等）与金属不同，所以采用搭接结构比较合适。其

2、次，设计并确定了激光透射焊接的实验方案，包括选择激光器、焊接材料、焊接方法，设计焊接夹具，为了研究焊接因素对焊接质量的影响，对焊接样品进行破坏性拉伸试验和金相试验。结果表明：对于PMMA和ABS的激光透射焊接，在有夹具夹持的条件下，可以用能量密度进行定量判定：当焊缝宽Φ=5mm，焊接速度v=5mm/s，能量密度22ED=0.364J/mm，焊接强度最高，焊接质量最好；当ED<0.364J/mm，两种材料在界面处由范德华分子力粘在一起，并未焊牢；当ED∈[0.368，I上海交通大学硕士论文20.376]J/mm，一般也认为是焊牢，但由于焊接功率大于最优焊接功率，造成少

3、量ABS的热分解，裂解产物又有少部分燃烧，因此形成小的黑色2空洞，所以焊接强度下降；当ED>0.376J/mm，因激光功率过高，造成ABS大量的热分解，焊缝里形成很多连接在一起的黑色空洞，造成焊缝未焊牢，焊接强度明显下降。由于研究与确定焊接工艺参数需要通过大量的实验，耗费大量的人力和物力，文本尝试使用ANSYS有限元分析软件进行焊接温度场的模拟，以此确定有效的焊接能量参数。本文在焊缝宽Φ=3mm，焊接速度v=30mm/s，焊接功率P=20W、28W和35W时，分别进行温度场的模拟，得到的结果与真实的实验结果吻合良好。关键词：激光透射焊接，热塑性塑料，能量密度，有限元

4、数值模拟，温度场II上海交通大学硕士论文MECHANISMANDTECHNICSRESEARCHOFPMMA/ABSTHERMOPLASTICLASERTRANSMISSIONWELDINGABSTRACTMoreandmorepeoplearehighlightinglasertransmissionweldingofthermoplasticbecauseofsomanyadvantages,suchasexcellentweldingquality,easytocontrol,availableformicro-welding(seamlessthan500μ

5、m)andsoon.Especiallythermoplasticinautomobileindustry,lasertransmissionweldingisthefirstchoiceinthisfield.However,therearefewdomesticstudiesonthisresearchsubject,whichresultshugegapbetweendomesticandforeignontheoryandindustrialization.Therefore,researchonlasertransmissionweldingoftherm

6、oplastichasasignificantmeaning.Firstofall,thepaperstudythemechanismofplasticlasertransmissionweldingandreachaconclusion:notonlythelightmatterinteractionmusttakeintoconsideration,butalsothethermalbehaviorofpolymer(suchasglasstemperature,viscosity,heatconductivity,heatexpansion),becauseI

7、II上海交通大学硕士论文thesebehaviorsarequitedifferentfrommetal.Itisprovedthatoverlapweldisthepreferredgeometry.Then,experimentalschemeisplotted,includingchoosinglaserequipment,weldingmaterials,weldingmethodanddesigningnewfixturewhichisspecialforlasertransmissionwelding.Anddestroyingtensilestre