新材料、新能源的開發(fā)和應(yīng)用,給現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展注入了蓬勃的動力。在工業(yè)生產(chǎn)過程中,單一材料已經(jīng)難以實現(xiàn)當(dāng)前產(chǎn)品的技術(shù)要求,異種材料連接的研究勢在必行。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。論文針對目前金屬與塑料難以實現(xiàn)高強度焊接的問題,采用表面織構(gòu)預(yù)處理和激光照射焊的方法,實現(xiàn)了鋁合金與塑料高強度的連接。本文采用8k W的碟片激光器以2mm厚PET和1.5mm厚的1060鋁合金作為研究對象,研究鋁合金板表面織構(gòu)形貌和排布間距對鋁合金-PET激光焊接接頭性能的影響。首先,利用無表面織構(gòu)的鋁合金板和PET板進行了鋁合金-PET激光照射焊接工藝的初步優(yōu)化試驗,初步確定了激光離焦量、預(yù)緊力和激光功率范圍,實現(xiàn)了鋁合金-PET焊接接頭的有效連接;其次,利用激光打標(biāo)機對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)對鋁合金-PET界面?zhèn)鳠嵝实挠绊?對有織構(gòu)鋁合金-PET激光照射焊接工藝進行了二次優(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... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：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]采用激光照射焊實現(xiàn)了CFRP塑料與不銹鋼的焊接。研究通過對不銹鋼表面添加鍍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[35]進行了鎂合金與PET塑料的激光照射焊接試驗。謝龍的試驗通過對鎂合金與PET激光焊接接頭形貌、元素分布及力學(xué)性能等進行分析，建立了焊接接頭的連接機理。孫雪會通過優(yōu)化激光焊接工藝參數(shù)，獲得了強度可靠的焊接接頭。研究表明，氣泡的存在對焊接接頭的力學(xué)性能產(chǎn)生積極的影響，同時分析得到在鎂合金與PET的激光焊接過程中，鎂合金的氧化膜與的CO基團很可能發(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，從而形成較強的接頭拉伸剪切載荷。激光焊接工藝過程中，工藝參數(shù)高度靈活可調(diào)，精確度高，可以實現(xiàn)無接觸焊接，對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]。隨著先進制造技術(shù)的發(fā)展，在面向焊接產(chǎn)品智能化、自動化與柔性化的發(fā)展趨勢中，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械、物理和化學(xué)性能不同的表層或者對基體材料表面層形貌進行改造的一種工藝方法，在航空航天領(lǐng)域及機械摩

第1章緒論7機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，易實現(xiàn)自動化，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)明了無鉚釘鉚接技術(shù)。無鉚釘鉚接是一種板料連接工藝。在成形過程中通過凸模與凹模之間的協(xié)同作用，使板料產(chǎn)生塑性變形，通過材料之間的流動和上翻使材料連接表面形成燕尾狀自鎖結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)連接作用，提升了連接接頭的抗剪切和抗拉拔的能力[48]。鉚接過程分為四個階段，如圖1.3所示。圖1.3無鉚釘鉚接過程示意圖[48]黃志超[49]等人對鋁合金與碳纖維復(fù)合材料自沖鉚接強度影響因素進行了試驗分析。不同碳纖維鋪層方向示意圖如圖1.4所示。試驗通過對不同鋪層方向碳纖維與鋁合金進行鉚接，分析得到碳纖維鋪層方向?qū)︺T接強度有非常重要的影響。機械連接可以獲得結(jié)合強度較高的接頭，但是應(yīng)力集中、密封性差等問題在應(yīng)用過程中仍需解決[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)合強度。李翠梅[51]通過焊接前對鎂合金表面進行堿洗和酸洗兩種不同的預(yù)處理，研究了表面處理對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，此覆膜在焊接過程中容易剝離、聚集，使超聲波焊接接頭性能降低。

【參考文獻】：
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