本文關(guān)鍵詞：高透光性黑色塑料制備及其激光焊接性能研究

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【摘要】：隨著科技發(fā)展和生活水平提高,消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的輕量化、安全性、美觀性和環(huán)保性提出了更高的要求。工程塑料在滿足前面要求基礎(chǔ)上還因具有高綜合性能及低成本逐步向以塑代木、以塑代鋼格局轉(zhuǎn)變。對(duì)于形狀結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜的產(chǎn)品,往往無法一次注塑成型,需要利用各種連接技術(shù)將注塑件連接起來。近年來,對(duì)比傳統(tǒng)塑料連接方法,激光透射塑料焊接具有連接質(zhì)量好,自動(dòng)化程度高,環(huán)保清潔,高經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)勢,在工業(yè)生產(chǎn)中迅速崛起。由于激光透射塑料焊接對(duì)材料光學(xué)特性有特殊要求,限制了該技術(shù)廣泛運(yùn)用,針對(duì)這一問題本文從尋找適用于激光透射焊接塑料出發(fā),制造出能進(jìn)行激光焊接的雙黑色塑料,并對(duì)制備塑料的焊接性能進(jìn)行分析研究。文中通過分析不同添加劑對(duì)塑料的激光特性的影響,提出了激光透射黑色塑料制備方法,采用蒽醌、紫環(huán)酮與聚碳酸酯(PC)經(jīng)不同比例混合制備出高透光性的黑色聚碳酸酯注塑件。1%碳黑比例與PC顆�；旌现苽渚哂形馓匦訮C部件。通過光學(xué)測試發(fā)現(xiàn)0%添加劑透光率大約91%,2%、4%、6%及8%比重添加劑PC部件的透光率大約分別為:87%、82%、76%和71%;而吸光特性PC部件的吸光效率高達(dá)96%以上,符合激光透射焊接對(duì)塑料的要求�；趯�(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究激光透射焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響。首先通過實(shí)驗(yàn)定性分析了激光功率、焊接速度、透射率及離焦量對(duì)焊接處的拉伸強(qiáng)度、焊縫寬度和深度的影響規(guī)律;然后利用曲面響應(yīng)法建立了焊接強(qiáng)度與焊接工藝參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型,用來定量預(yù)測不同工藝參數(shù)組合時(shí)的焊接強(qiáng)度,并以該模型為目標(biāo)函數(shù),編寫粒子群算法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化;最后基于有限元法對(duì)激光焊接過程中溫度變化及熱應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,通過跟塑料特性密切相關(guān)的溫度變化解釋實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)出現(xiàn)不同焊接質(zhì)量及焊接區(qū)域缺陷的原因,并將模擬的焊縫寬度與實(shí)驗(yàn)中測量焊縫寬度進(jìn)行對(duì)比,論證數(shù)值模擬的正確性。通過熱應(yīng)力分析說明不同斷裂位置的原因。研究結(jié)果表明,制備高透光性黑色PC部件和吸光性黑色PC部件采用激光透射焊接能獲得滿意的效果;焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量有很大的影響,在焊接過程中溫度保持在230℃-360℃之間,焊接質(zhì)量較好;通過目標(biāo)優(yōu)化獲得最佳焊接參數(shù)為P=35、V=5mm/s、T=91%、L=120mm,與實(shí)驗(yàn)誤差較小,為工業(yè)生產(chǎn)的參數(shù)優(yōu)化提供參考方法。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ320.6;TG456.7

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本文編號(hào)：1294449