有机玻璃PMMA的激光透射焊接技术研究

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1、华南理工大学硕士学位论文有机玻璃（PMMA）的激光透射焊接技术研究姓名：杨胜男申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：杨永强20090601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500pm)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、应用的研究，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。本文首先设计并确定了激光透射焊接的实验方案，包括选择激光器

2、、焊接材料、焊接方法。为了研究各焊接因素对焊接质量的影响，对焊接样品进行破坏性拉伸实验，以剪切强度衡量样品的焊接质量。其次，选用光纤激光器和YAG激光器对透明PMMA和黑色PMMA分别进行了激光透射焊接实验，实验以搭接的焊缝形式，采用扫描焊接的方法进行。每组实验都分析了激光功率、焊接速度和扫描间距对焊接强度的影响，结果表明，在固定其中两个影响因素，改变第三个因素的值时，样品的焊接强度随着第三个因素的值的增大呈现出先增大后减小的趋势，因此在焊接中要选择合适的焊接工艺参数。分析了光纤激光器和YAG激光器的焊接实验对比，结果表明，

3、光纤激光器的体积更小，结构更简单，光电转化率更高，可以以更小的功率，更高的速度得到更高的焊接强度，且由于光纤激光器的光斑直径小，焊缝的质量更好。最后分析了焊缝外观形貌，结果表明，夹具的夹紧力、激光功率、焊接时的环境状况以及材料表面的洁净程度都对焊缝外观形貌有着重要的影响；对于测试过程出现的焊缝断裂现象，本文也进行了分析，发现激光能量密度过高会导致样品表面焦化形成黑色焊缝，焊缝不均匀则产生伪断裂现象。关键词：激光透射焊接；热塑性塑料；激光器；工艺参数；焊接强度ABSTRACTMoreandmorepeoplearehighli

4、ghtinglasertransmissionweldingofthermoplasticbecauseofSOmanyadvantagessuchasexcellentweldingquality,easytocontrol，availableformicro-welding(seamlessthan500rtm)andSOon．Especiallyforthermoplasticinautomobileindustry,lasertransmissionweldingisthefirstchoice．However,th

5、erearefewdomesticstudiesonthissubject，whichresultshugegapbetweendomesticandforeignontheory,patensandindustrialization．Therefore，researchonlasertransmissionweldingofthermoplastichasasignificantmeaning．Inthisthesis，theexperimentalprogramWasdesignedfirst，whichincludes

6、choosinglaserequipment，weldingmaterialsandweldingmethod．AnddestroyingtensilestrengthWasmeasuredinordertoinvestigatetheinfluenceofweldingfactorsonweldingquality．Secondly,lasertransmissionweldingexperimentswithfiberlaserandYAGlaserwereconductedfortransparentPMMAandbl

7、ackPMMAbyusinglapseamweldingandscanweldingmethod．Andtheinfluencesofweldingfactorssuchaslaserpower，weldingspeedandscanningspaceontensilestrengthwereanalyzedforeachgroupofexperiments，theresultsshowthat，thevaluesoftensilestrengthofthesampleincreaseatfirstandthenreduce

8、withthevalueofthetKrdfactorincreasing，whenthevalueoftheothertwofactorsfixed，whichimpliesweshouldchoosetherightparameterswhenwelding．Wealsoanalyze