本文關鍵詞：高分子材料環(huán)縫激光焊接方法及性能的研究

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【摘要】：隨著高分子材料產(chǎn)品在工業(yè)中的不斷推廣應用，采用激光對高分子材料進行焊接的方法得到了越來越多的關注。與其他的焊接方法（超聲波焊接及熱板焊接）相比，激光焊接具有速度快、熱變形小、焊縫質量高、自由度高及容易實現(xiàn)自動化等綜合優(yōu)點，，有許多技術上和經(jīng)濟上的優(yōu)勢，在高端裝備制造業(yè)倍受青睞。隨著科學技術的日益成熟，激光焊接高分子材料具有廣闊的市場前景。此外，由于國外在高分子材料激光焊接方面的研究水平遠超國內。故深入開展高分子材料激光焊接的研究意義重大。 本文對高分子材料在光學和熱力學方面的特性進行研究，分析了高分子材料激光透射焊接的原理及特性。研發(fā)了環(huán)形激光束焊接頭，并對其光學系統(tǒng)及形成原理進行了分析。結果表明，當兩圓錐鏡間距恒定時，隨著準直透鏡焦距的增加，環(huán)形激光束光環(huán)的外徑幾乎沒有變化，而內徑減小，從而使環(huán)形激光束的光環(huán)寬度增加。當準直鏡焦距恒定時，隨著兩圓錐鏡間距離的增加，環(huán)形激光束光環(huán)的內徑和外徑同時增加，而環(huán)形激光束的光環(huán)寬度幾乎不變。環(huán)形激光束強度分布的不均勻性通過調節(jié)準直透鏡、第一圓錐鏡和第二圓錐鏡間的同軸性可獲得改善。環(huán)形激光束光環(huán)寬度分布的不均勻性通過在準直鏡和第一圓錐鏡間增設一枚均場鏡可得到改善。 高分子材料TPV彈性體和PP聚丙烯的激光焊接最佳工藝參數(shù)為實驗壓力200N、環(huán)形激光束光環(huán)寬度3.5mm、激光輸出功率800W及激光輻射時間0.6s。最佳工藝參數(shù)條件下，其拉伸剪切強度為2.40MPa，拉伸件的斷裂位置在母材上。高分子材料TPV彈性體和PP聚丙烯激光焊接時，如果熱輸入量過低，容易造成接合面接合不良；如果熱輸入量過高，則會造成高分子材料裂解，從而使接合面出現(xiàn)燒蝕或者氣孔等缺陷。
【關鍵詞】：激光透射焊接 TPV彈性體 聚丙烯 環(huán)形激光束 工藝參數(shù)
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論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 熱板焊接10-11
• 1.2.2 振動摩擦焊接11
• 1.2.3 超聲波焊接11
• 1.2.4 激光焊接11-12
• 1.3 高分子材料激光焊接國內外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3.1 國外理論研究及產(chǎn)業(yè)化狀況12-17
• 1.3.2 國內理論研究及產(chǎn)業(yè)化狀況17-18
• 1.4 高分子材料激光焊接研究的意義18-19
• 1.4.1 縮小國內外差距18-19
• 1.4.2 高分子材料激光焊接應用領域前景廣闊19
• 1.5 本課題研究的主要內容和方法19-21
• 第2章 高分子材料激光透射焊接的理論研究21-27
• 2.1 高分子材料的光學性能21-22
• 2.2 高分子材料的熱力學性能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頭形式25-26
• 2.3.4 激光透射焊接方法的加壓26
• 2.3.5 激光透射焊接方法的優(yōu)缺點26-27
• 第3章 方案的設計27-39
• 3.1 本文所選用的激光器27-30
• 3.2 本文所選用的材料30-31
• 3.3 激光透射焊接方法的設計31-36
• 3.3.1 光路設計31-33
• 3.3.2 環(huán)形光束的形成機理33-35
• 3.3.3 激光透射焊接實驗方案35-36
• 3.4 高分子材料激光透射焊接夾具的設計36
• 3.5 焊后測試方法36-39
• 3.5.1 拉伸實驗37
• 3.5.2 金相實驗37-39
• 第4章 實驗結果與分析39-61
• 4.1 環(huán)形激光束特性實驗研究39-51
• 4.1.1 環(huán)形激光束輪廓的測量39-44
• 4.1.2 環(huán)形光束強度分布不均勻性的改進實驗44-49
• 4.1.3 環(huán)形光束寬度不均勻性的改進實驗49-51
• 4.2 高分子材料激光透射焊接工藝研究51-61
• 4.2.1 激光功率和輻射時間對焊縫成形的影響52-55
• 4.2.2 焊縫顯微組織觀察55-57
• 4.2.3 激光功率和輻射時間對焊縫寬度的影響57-59
• 4.2.4 激光功率和輻射時間對接頭強度的影響59-61
• 第5章 結論61-62
• 參考文獻62-65
• 在學研究成果65-66
• 致謝66

【參考文獻】

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本文編號：1080929