新材料、新能源的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,給現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展注入了蓬勃的動(dòng)力。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,單一材料已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前產(chǎn)品的技術(shù)要求,異種材料連接的研究勢(shì)在必行。金屬材料與塑料焊接不僅可以滿足輕量化得要求,還可以充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)勢(shì)。論文針對(duì)目前金屬與塑料難以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度焊接的問(wèn)題,采用表面織構(gòu)預(yù)處理和激光照射焊的方法,實(shí)現(xiàn)了鋁合金與塑料高強(qiáng)度的連接。本文采用8k W的碟片激光器以2mm厚PET和1.5mm厚的1060鋁合金作為研究對(duì)象,研究鋁合金板表面織構(gòu)形貌和排布間距對(duì)鋁合金-PET激光焊接接頭性能的影響。首先,利用無(wú)表面織構(gòu)的鋁合金板和PET板進(jìn)行了鋁合金-PET激光照射焊接工藝的初步優(yōu)化試驗(yàn),初步確定了激光離焦量、預(yù)緊力和激光功率范圍,實(shí)現(xiàn)了鋁合金-PET焊接接頭的有效連接;其次,利用激光打標(biāo)機(jī)對(duì)鋁合金板做表面織構(gòu)預(yù)處理研究,探究了標(biāo)刻參數(shù)對(duì)鋁合金表面織構(gòu)成形形貌的影響規(guī)律,結(jié)果表明織構(gòu)形貌是由離焦量和標(biāo)刻次數(shù)共同影響的結(jié)果;再次,考慮鋁合金板表面織構(gòu)對(duì)鋁合金-PET界面?zhèn)鳠嵝实挠绊?對(duì)有織構(gòu)鋁合金-PET激光照射焊接工藝進(jìn)行了二次優(yōu)化,確定了最終的激光功率;最后,采用完全正交和單因素優(yōu)化... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PET激光焊接原理[27]

第1章緒論5圖1.2不銹鋼與PET激光透射焊接示意圖[28]激光透射焊適用于透光型塑料和高吸光材料的金屬，然而對(duì)于低吸光率金屬材料，激光透射焊難以形成可靠的焊接接頭。金屬側(cè)激光照射焊不僅適用于透光型塑料與金屬的焊接，也適用于不透光塑料與金屬材料的焊接。清華大學(xué)的譚向虎[33]采用激光照射焊實(shí)現(xiàn)了CFRP塑料與不銹鋼的焊接。研究通過(guò)對(duì)不銹鋼表面添加鍍Cr層，大大提高了焊接接頭的力學(xué)性能。激光連接過(guò)程中,鍍Cr層與CFRP在連接界面處發(fā)生反應(yīng),形成了Cr-O-PA6T化學(xué)鍵合,是接頭界面強(qiáng)度得以提高的重要原因。大連理工大學(xué)的謝龍[34]與孫雪會(huì)[35]進(jìn)行了鎂合金與PET塑料的激光照射焊接試驗(yàn)。謝龍的試驗(yàn)通過(guò)對(duì)鎂合金與PET激光焊接接頭形貌、元素分布及力學(xué)性能等進(jìn)行分析，建立了焊接接頭的連接機(jī)理。孫雪會(huì)通過(guò)優(yōu)化激光焊接工藝參數(shù)，獲得了強(qiáng)度可靠的焊接接頭。研究表明，氣泡的存在對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能產(chǎn)生積極的影響，同時(shí)分析得到在鎂合金與PET的激光焊接過(guò)程中，鎂合金的氧化膜與的CO基團(tuán)很可能發(fā)生了絡(luò)合反應(yīng)，形成了化學(xué)鍵，化學(xué)鍵使其與基體結(jié)合在一起，從而形成較強(qiáng)的接頭拉伸剪切載荷。激光焊接工藝過(guò)程中，工藝參數(shù)高度靈活可調(diào)，精確度高，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸焊接，對(duì)金屬與塑料等高分子材料的焊接具有非常良好的適應(yīng)性[36-37]。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，在面向焊接產(chǎn)品智能化、自動(dòng)化與柔性化的發(fā)展趨勢(shì)中，金屬與高分子材料激光焊接具有很好的發(fā)展前景[38-39]。1.3表面處理在異種材料連接領(lǐng)域的應(yīng)用及現(xiàn)狀表面處理是為了滿足產(chǎn)品的耐蝕性、耐磨性或其他特種功能要求，在基體材料表面上人工形成一層與基體的機(jī)械、物理和化學(xué)性能不同的表層或者對(duì)基體材料表面層形貌進(jìn)行改造的一種工藝方法，在航空航天領(lǐng)域及機(jī)械摩

第1章緒論7機(jī)械連接的一種重要形式。鉚接技術(shù)具有抗震和抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在目前汽車制造及航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[47]。隨著鉚接工藝的發(fā)展，有人發(fā)明了無(wú)鉚釘鉚接技術(shù)。無(wú)鉚釘鉚接是一種板料連接工藝。在成形過(guò)程中通過(guò)凸模與凹模之間的協(xié)同作用，使板料產(chǎn)生塑性變形，通過(guò)材料之間的流動(dòng)和上翻使材料連接表面形成燕尾狀自鎖結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)連接作用，提升了連接接頭的抗剪切和抗拉拔的能力[48]。鉚接過(guò)程分為四個(gè)階段，如圖1.3所示。圖1.3無(wú)鉚釘鉚接過(guò)程示意圖[48]黃志超[49]等人對(duì)鋁合金與碳纖維復(fù)合材料自沖鉚接強(qiáng)度影響因素進(jìn)行了試驗(yàn)分析。不同碳纖維鋪層方向示意圖如圖1.4所示。試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同鋪層方向碳纖維與鋁合金進(jìn)行鉚接，分析得到碳纖維鋪層方向?qū)︺T接強(qiáng)度有非常重要的影響。機(jī)械連接可以獲得結(jié)合強(qiáng)度較高的接頭，但是應(yīng)力集中、密封性差等問(wèn)題在應(yīng)用過(guò)程中仍需解決[50]。圖1.4碳纖維鋪層方向示意圖[49]1.3.3表面處理在焊接中的應(yīng)用通過(guò)化學(xué)表面處理可以改變金屬材料表面組成成分，提高接頭的結(jié)合強(qiáng)度。李翠梅[51]通過(guò)焊接前對(duì)鎂合金表面進(jìn)行堿洗和酸洗兩種不同的預(yù)處理，研究了表面處理對(duì)AZ31B鎂合金板材超聲波焊接性的影響。結(jié)果表明，經(jīng)堿洗的鎂合金表面覆蓋較厚的Mg(OH)2覆膜，此覆膜在焊接過(guò)程中容易剝離、聚集，使超聲波焊接接頭性能降低。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]透明FEP塑料激光焊接工藝研究[J]. 方濤,于捷.  塑料科技. 2019(11)
[2]CFRP/Al膠接接頭形貌特征對(duì)連接性能影響[J]. 陳瀟凱,符東,孫凌玉,李孟強(qiáng).  北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2020(09)
[3]NiTi形狀記憶合金激光焊接的研究進(jìn)展[J]. 王曉南,汪杰,陳夏明,胡增榮,劉珍光,周健.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2019(10)
[4]鋁合金與碳纖維復(fù)合材料自沖鉚接強(qiáng)度影響因素研究[J]. 黃志超,程露,胡義華.  塑料工業(yè). 2019(05)
[5]塑料焊接在汽車燈具中的應(yīng)用及其影響因素探究[J]. 張玉坤.  合成材料老化與應(yīng)用. 2019(02)
[6]鋁合金和熱塑性塑料攪拌摩擦焊接頭組織及性能研究[J]. 任鑫成.  焊接技術(shù). 2019(03)
[7]半導(dǎo)體-光纖激光復(fù)合焊接鋁合金研究[J]. 朱寶華,李小婷,丁凱強(qiáng).  應(yīng)用激光. 2018(04)
[8]雙束激光焊接的研究現(xiàn)狀[J]. 趙燕春,張培磊,顧俊杰.  材料導(dǎo)報(bào). 2018(S1)
[9]填充焊絲對(duì)A7204鋁合金光纖激光-VPTIG復(fù)合焊接頭的影響[J]. 王燦,呂俊霞,張建超,吳世凱.  中國(guó)激光. 2018(03)
[10]磁場(chǎng)對(duì)激光焊接鋼/鋁異種金屬焊縫性能的影響[J]. 丁浩,徐家樂(lè),譚文勝,黃舒,周建忠.  中國(guó)激光. 2017(09)

博士論文
[1]鈦合金/不銹鋼異種材料激光焊接頭微觀組織及力學(xué)性能的研究[D]. 張巖.吉林大學(xué) 2019
[2]軌道客車用SUS301L奧氏體不銹鋼激光疊焊技術(shù)研究[D]. 劉佳.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2012
[3]光纖激光—電弧復(fù)合焊接高強(qiáng)鋁合金工藝、缺陷產(chǎn)生與質(zhì)量控制[D]. 嚴(yán)軍.華中科技大學(xué) 2011

碩士論文
[1]異種材料超聲輔助激光點(diǎn)焊機(jī)理研究[D]. 李忠.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2019
[2]5083鋁合金電阻點(diǎn)焊接頭成型及電極失效研究[D]. 佘亞?wèn)|.河北科技大學(xué) 2019
[3]7075鋁合金表面陽(yáng)極氧化膜的制備及其摩擦學(xué)性能的研究[D]. 趙紅錦.青島理工大學(xué) 2018
[4]激光清洗5083鋁合金陽(yáng)極氧化膜對(duì)激光焊接質(zhì)量的影響[D]. 董文祺.湖北工業(yè)大學(xué) 2018
[5]擠壓成型2A12鋁合金硬質(zhì)陽(yáng)極氧化膜的制備工藝及性能研究[D]. 時(shí)春燕.南昌航空大學(xué) 2018
[6]鋼鋁異種材料粘鉚復(fù)合連接接頭成形仿真研究[D]. 楊冠男.吉林大學(xué) 2018
[7]鋁/鋼異種金屬激光-電弧復(fù)合焊接及膠焊研究[D]. 馮寶強(qiáng).大連理工大學(xué) 2018
[8]304不銹鋼與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）異種材料的焊接工藝研究[D]. 鄭懷中.江蘇大學(xué) 2017
[9]ABS與鋁合金攪拌摩擦焊工藝研究[D]. 彭軍.蘭州理工大學(xué) 2016
[10]汽車輕量化異種材料膠接接頭力學(xué)性能研究[D]. 楊曉莉.大連理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3495764