本文關(guān)鍵詞：POM在激光透射焊接中的熱降解行為研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光透射焊接技術(shù)在聚合物連接工藝中應(yīng)用廣泛。在激光透射焊接中,材料的熱降解對焊接強度有很大的影響。當(dāng)溫度過高時,由于材料熱降解的發(fā)生導(dǎo)致材料焊接強度下降。因此,對材料在焊接過程中的熱降解的研究有著重要的理論意義和實際工業(yè)應(yīng)用價值,并為焊接工藝參數(shù)的選擇和優(yōu)化奠定了理論基礎(chǔ)。本文選擇工程中應(yīng)用最為廣泛的POM作為實驗材料,對本色POM和含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%碳黑(CB)的黑色POM進行焊接實驗研究,建立了POM在激光透射焊接過程中基于體熱源的熱分析模型和POM的熱解動力學(xué)模型,將以上兩個模型結(jié)合對POM在激光透射焊接過程中的熱降解行為進行研究。首先,采用半導(dǎo)體激光器對本色POM和黑色POM進行激光透射焊接實驗研究,在掃描速度、夾緊力固定的條件下,探討了激光功率對焊縫寬度和焊接強度的影響;通過超景深顯微鏡對拉斷后的焊縫組織形貌進行分析,對POM在焊接過程中的焊接缺陷和拉伸剪切失效形式進行研究。結(jié)果表明,隨著激光功率的增大,焊縫寬度呈現(xiàn)遞增趨勢,而焊接強度呈現(xiàn)先增大后減小趨勢,為后文不同功率條件下POM的熱降解量與焊接強度的對比奠定基礎(chǔ)。其次,分別采用功率計和紫外-可見-近紅外分光光度計對本色POM的透射率和黑色POM的反射率進行測試,并運用該光學(xué)屬性數(shù)據(jù)構(gòu)建體熱源模型。運用ANSYS軟件,采用APDL語言實現(xiàn)體熱源的移動加載,建立POM在激光透射焊接過程中基于體熱源的熱分析模型,對POM在激光透射焊接過程中的溫度場變化進行模擬。結(jié)果表明,在不同激光功率下焊縫寬度的模擬值與實驗值變化趨勢基本吻合,證明了該熱分析模型的可靠性與準(zhǔn)確性;該模型能夠預(yù)測最高溫度點的溫度-時間關(guān)系函數(shù),為后文的熱降解研究奠定了基礎(chǔ)。最后,分別運用差示掃描量熱儀和熱失重分析儀對本色POM和黑色POM做DSC實驗和TGA實驗,探究碳黑對POM的熱學(xué)性能和熱穩(wěn)定性的影響,研究發(fā)現(xiàn)碳黑對POM的熱學(xué)性能和熱穩(wěn)定性影響不大。以黑色POM為對象,用MATLAB軟件,采用n階模型,運用Freeman-Carroll法對升溫速率為10K/min的TGA數(shù)據(jù)進行求解,得出POM的熱解動力學(xué)參數(shù),建立POM的熱解動力學(xué)模型,該模型能夠很好的預(yù)測POM的轉(zhuǎn)化率。將熱分析模型中的最高溫度點的溫度-時間關(guān)系函數(shù)與POM的熱解動力學(xué)模型相結(jié)合,對POM熱降解進行研究。研究表明,POM開始降解的預(yù)測功率與POM焊接強度開始下降的功率近乎一致,本文所建立的模型能夠預(yù)測POM在激光透射焊接過程中的熱降解,為激光透射焊接過程中工藝參數(shù)的選擇和優(yōu)化提供參考。
【關(guān)鍵詞】：激光透射焊接 POM 熱降解 溫度場 溫度-時間關(guān)系函數(shù) 熱解動力學(xué)模型
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 引言11-13
• 1.2 激光透射焊接基本原理13-15
• 1.3 激光透射焊接國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-23
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀21-23
• 1.4 本課題的提出23-24
• 1.5 主要研究內(nèi)容和方法24-25
• 1.6 課題來源25-26
• 第二章 POM激光透射焊接實驗研究26-41
• 2.1 實驗焊接系統(tǒng)26-27
• 2.1.1 半導(dǎo)體激光器26-27
• 2.1.2 焊接夾緊裝置27
• 2.2 實驗材料27-30
• 2.2.1 實驗材料的選擇27-28
• 2.2.2 焊接試樣的制備與處理28-30
• 2.3 實驗測試方法30-33
• 2.3.1 拉伸測試31-32
• 2.3.2 焊接接頭形貌32-33
• 2.4 POM激光透射焊接實驗33-35
• 2.4.1 POM焊接實驗33-34
• 2.4.2 激光功率對焊接質(zhì)量的影響34-35
• 2.5 POM激光透射焊接缺陷和斷口組織形貌分析35-40
• 2.5.1 POM激光透射焊接缺陷分析35-38
• 2.5.2 POM激光透射焊接斷口組織形貌分析38-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第三章 POM激光透射焊接溫度場變化及溫度-時間關(guān)系函數(shù)41-60
• 3.1 激光透射焊接溫度場模擬理論基礎(chǔ)41-45
• 3.1.1 有限元分析法簡介41-42
• 3.1.2 激光透射焊接熱傳遞方式42-43
• 3.1.3 激光透射焊接熱傳導(dǎo)方程43-44
• 3.1.4 激光透射焊接溫度場有限元求解方法44-45
• 3.2 激光透射焊接溫度場模擬過程45-54
• 3.2.1 前處理46-51
• 3.2.2 加載計算51-54
• 3.2.3 后處理54
• 3.3 激光透射焊接溫度場模擬結(jié)果與討論54-59
• 3.3.1 數(shù)值模擬的焊縫寬度與實驗焊縫寬度對比54-55
• 3.3.2 數(shù)值模擬溫度場分布及變化規(guī)律55-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 第四章 POM熱降解研究60-78
• 4.1 聚合物的熱解動力學(xué)概述60-61
• 4.2 POM熱學(xué)性能與熱穩(wěn)定性61-66
• 4.2.1 差示掃描熱量分析61-64
• 4.2.2 熱失重分析64-66
• 4.3 POM熱解動力學(xué)分析66-73
• 4.3.1 POM熱解動力學(xué)參數(shù)的求解68-70
• 4.3.2 POM熱解動力學(xué)模型的驗證70-73
• 4.4 POM熱降解數(shù)值模擬73-76
• 4.4.1 熱降解數(shù)值模擬理論73-74
• 4.4.2 POM熱降解數(shù)值模擬結(jié)果與討論74-76
• 4.5 本章小結(jié)76-78
• 第五章 總結(jié)與展望78-81
• 5.1 研究工作總結(jié)78-79
• 5.2 展望79-81
• 參考文獻81-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果88-89
• 致謝89

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王凱;許貞凱;劉會霞;張成;;激光透射連接PET的工藝參數(shù)建模與優(yōu)化[J];高分子材料科學(xué)與工程;2012年02期

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  本文關(guān)鍵詞：POM在激光透射焊接中的熱降解行為研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：391564