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1、基于响应曲面法的激光透射连接聚合物工艺参数优化1,222*222姜敏凤许贞凯刘会霞李品宋新华王凯(1无锡职业技术学院机械技术学院,江苏无锡214121;2江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013)摘要激光透射连接以其快速、精确、柔性、较强环境适应性的局部连接和封装工艺,在工业、医学领域具有良好的应用前景。应用Dilas公司Compact130/140型半导体激光器对聚碳酸酯薄板进行了激光透射连接实验。使用响应曲面法进行实验设计,建立激光透射连接工艺参数的数学模型,并进行优化与分析。讨论了激光功率、激光扫描速度、模具压紧
2、力、扫描次数等激光加工工艺参数对连接强度和接头连接区域宽度的交互影响趋势。结果表明,激光功率与激光扫描速度交互影响较大;增加激光功率,减小激光扫描速度,增加模具压紧力与扫描次数有利于提高连接质量。关键词激光技术;激光透射连接;响应曲面;工艺参数;连接质量中图分类号O436文献标识码Adoi:10.3788/LOP48.071408OptimizationofLaserTransmissionJoiningProcessParametersforThermoplasticUsingResponseSurfaceMethod
3、ology1,222*22JiangMinfengXuZhenkaiLiuHuixiaLiPinSongXinhuaWangKai1SchoolofMechanicalTechnology,WuxiInstituteofTechnology,Wuxi,Jiangsu214121,China2SchoolofMechanicalEngineering,JiangsuUniversity,Zhenjiang,Jiangsu212013,ChinaAbstractLasertransmissionjoiningprocessh
4、aspotentialprospectsinindustryandmedicalareasbecauseofitsspeed,precision,flexibilityandstrongenvironmentaladaptability.PolycarbonatesheetsarejoinedusinglasertransmissionjoiningtechnologywithCompact130/140laserdiodeofDilas.Thejoiningprocessisoptimizedinresponsesur
5、facemethodology.Theinteractioneffectofkeyparametersincludinglaserpower,scanningspeed,clamppressure,scanningnumberonjointqualityisresearched.Theresultsshowthattheinteractionoflaserpowerandscanningspeedisrelativelylarge.Increasinglaserpower,reducingscanningspeed,in
6、creasingthemoldclampingforceandthescanningnumbercanbehelpfultothejointquality.Themorphologyofthejoiningareaisobservedwithanopticalmicroscope.Basedonthisresearch,processparametersoflasertransmissionjoiningofpolycarbonateareobtained.Keywordslasertechnique;lasertran
7、smissionjoining;responsesurface;processparameter;jointqualityOCIScodes140.2020;140.3460;140.3510;350.33901引言激光透射连接聚合物的两被连接零件为热塑性聚合物,其中一层材料为透射层材料,能够透过激光光束,而另一层材料为吸收层,能够吸收激光能量。激光束能量穿过透射层材料,在两零件接触面被吸收层材料吸收,形成热作用区;热作用区中的聚合物材料被熔化,熔融状态下的聚合物大分子在模具压紧力的作用[1~3]下匀相扩散,产生范德瓦耳
8、斯力,在凝固的过程中己熔化的材料形成连接区域,两个零件即被连接起来。激光透射连接技术具有速度快、精度高、柔性、环境适应性强、热影响区小等优点,为更精密的连接加工工艺[4~7]提供了条件。目前已有学者对激光透射连接聚合物材料进行了研究,研究表明激光透射连接零件的强度取决于材料[8~11]本身的性质(如厚度、透射率、吸收
