2013-激光透射焊接聚甲基丙烯酸甲酯試驗(yàn)研究復(fù)件

1、中國激光犗犉第卷第期 ， 犑犪狀狌犪狉狔 ， 月年?duì)脿葼蔂螤艩訝?犑犗犝犚犖犃犔犔犃犛犈犚犛激光透射焊接聚甲基丙烯酸甲酯試驗(yàn)研究雷 劍 波工 業(yè) 大王鎮(zhèn)王 云 山張 傳 鵬 ）學(xué) 激 光 技 術(shù)，摘 要采 用激 光 透 射 焊 接 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 ）板 材 ，對(duì)（ 其 工 藝 、焊 接 區(qū) 形 貌 和 拉 伸 性 能 進(jìn) 行 了 研 究 。 結(jié)明激果表明 ：在 未 添 加 吸 光 劑 條 件 下 ，激 光 功 率 高 于時(shí) ，透 明 和 黑色板 激 光 透 射 焊 接 性 能 良 好 ，上 層 透 材 料 的 激 光 入 射 面 無 燒 蝕 損 傷 ， 拉 伸 試 驗(yàn) 中 透

2、明板 斷 開 ， 焊 接 區(qū) 無 開 裂 ， 最 大 載 荷 為 。板 光 功 率 低 于時(shí) ，單 道 焊 接 條 件 下 焊 接 區(qū) 被 拉開 ，最 大 載 荷 。 透 明板 和 其 他 顏 色 在 焊 接 時(shí) ，需 要 添 加 吸激 光 技 術(shù) ；激光光劑透。 采 用 黑 色 熱 塑射 焊 接 ；熱 塑 性文 獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 碼性丙 烯；微酸觀樹 脂 為 吸 光 劑 的 條 件 下 ，焊 接 效 果 較 好 。形 貌犱狅犻： 犆犑犔 號(hào) 犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋 犛狋狌犱狔狅犳 犔犪狊犲狉 犜狉犪狀狊犿犻狊狊犻狅狀 犠 犲犾犱犻狀犵 狅犳犘狅犾狔 犿犲狋犺狔犾犿犲狋犺犪犮狉狔犾犪狋犲犔犲犻 犑犻犪

3、狀犫狅犠犪狀犵犣犺犲狀犠犪狀犵犢狌狀狊犺犪狀犣犺犪狀犵 犆犺狌犪狀狆犲狀犵（犔犪狊犲狉 犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵 犆犲狀狋犲狉 ， 犜犻犪狀犼?duì)闋?犘狅犾狔狋犲犮犺狀犻犮 犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔 ， 犜犻犪狀犼?duì)闋?， 犆犺犻狀犪 ）狑犲犾犱犻狀犵狆狅犾狔犿犲狋犺狔犾犿犲狋犺犪犮狉狔犾犪狋犲 （犘 犕 犕 犃 ） 狊狆犲犮犻犿犲狀狊犃犫狊狋狉犪犮狋犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋狊狅狀 犢犃犌 犾犪狊犲狉 狋狉犪狀狊犿犻狊狊犻狅狀狅犳犪狉犲犮犪狉狉犻犲犱 狅狌狋 狋狅 狊狋狌犱狔 犾犪狊犲狉 狑犲犾犱犻狀犵 狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔 ， 犿犻犮狉狅狊狋狉狌犮狋狌狉犲 狅犳 狑犲犾犱犻狀犵 狕狅狀犲 犪狀犱 狋犲狀

4、狊犻犾犲 狆狉狅狆犲狉狋狔 犜犺犲 狉犲狊狌犾狋狊 狊犺狅狑狋犺犪狋 狋狉犪狀狊狆犪狉犲狀狋 犪狀犱犫犾犪犮犽 犘 犕 犕 犃狊狆犲犮犻犿犲狀狊 犮犪狀犫犲 狑犲 犾 狑犲犾犱犲犱 犪狀犱 狋犺犲狉犲 犻狊 狀狅 犪犫犾犪狋犲犱 犿犪狉犽 犪狋 犾犪狊犲狉 犻狉狉犪犱犻犪狋犲犱狑犻狋犺狅狌狋 狅狆狋犻犮犪犾 犪犫狊狅狉犫犻狀犵 犿犪狋犲狉犻犪犾 狑犺犲狀 犾犪狊犲狉 狆狅狑犲狉犻狊 犪犫狅狏犲 犐狀 狋犲狀狊犻犾犲 犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋狊 ，狋犺犲 狋狉犪狀狊狆犪狉犲狀狋狊狌狉犳犪犮犲犠狑犻狋犺 狋犺犲 犿犪狓犻犿狌犿 犾狅犪犱 狅犳 犖 ， 犪狀犱 狋犺犲狉犲 犻狊 狀狅 犮狉犪犮犽 犪狋

5、狋犺犲犘 犕 犕 犃 狊狆犲犮犻犿犲狀狊 犫狉犲犪犽 犪狋 狋犺犲 犲犱犵犲 狅犳 狑犲犾犱犻狀犵 狕狅狀犲 犠 ， 狋犺犲狑犲犾犱犻狀犵 狕狅狀犲 犠 犺犲狀 犾犪狊犲狉 狆狅狑犲狉 犻狊 犫犲犾狅狑狑犲犾犱犻狀犵 狕狅狀犲 犻狊 犳狉犪犮狋狌狉犲犱 狌狀犱犲狉 狋犺犲 犮狅狀犱犻狋犻狅狀 狅犳 狊犻狀犵犾犲 狋狉犪犮犽狑犲犾犱犻狀犵 ， 犪狀犱 狋犺犲犿犪狓犻犿狌犿 犾狅犪犱 犻狊 犖 犗狆狋犻犮犪犾 犪犫狊狅狉犫犻狀犵 犿犪狋犲狉犻犪犾 犮犪狀 犫犲 狌狊犲犱 狋狅 犻犿狆狉狅狏犲 狋犺犲 狉犲犾犻犪犫犻犾犻狋狔 狅犳犾犪狊犲狉狋狉犪狀狊犿犻狊狊犻狅狀 狑犲犾犱犻狀犵 狅犳狋狉犪狀狊狆犪

6、狉犲狀狋 犪狀犱 犮狅犾狅狉 犘 犕 犕 犃 狊狆犲犮犻犿犲狀狊 犜犺犲 狇狌犪犾犻狋狔 狅犳犾犪狊犲狉 狋狉犪狀狊犿犻狊狊犻狅狀 狑犲犾犱犻狀犵狑犻狋犺 犫犾犪犮犽狋犺犲狉犿狅狆犾犪狊狋犻犮 犪犮狉狔犾犻犮 狉犲狊犻狀 犻狊 犫犲狋狋犲狉 狋犺犪狀 狋犺犪狋 狅犳 狅狋犺犲狉 犪犫狊狅狉犫犻狀犵犿犪狋犲狉犻犪犾狊 犾犪狊犲狉 狋犲犮犺狀犻狇狌犲 ；犾犪狊犲狉 狋狉犪狀狊犿犻狊狊犻狅狀 狑犲犾犱犻狀犵 ；狋犺犲狉犿狅狆犾犪狊狋犻犮 ； 犿犻犮狉狅狊狋狉狌犮狋狌狉犲犓犲狔狑狅狉犱狊犗 犆犐犛 犮狅犱犲狊 ； ； 料的遞學(xué)了光過和其我半材王和學(xué)程離微國導(dǎo)料又激和。子觀在體焊良光熱力學(xué)特 性 進(jìn) 行

7、 分 析 ，研 究 了激 光 能量引因需多 層言尺 寸個(gè) 零 針傳化究等種程也接行究度對(duì) 激 光 焊引 入 的 影接響 ，較中 熱 、光 和 結(jié) 構(gòu) 限 制 ，越 來件 連 接 在 一 起 ，利模將具多越用熱多 的 復(fù) 雜激 光 完 成 兩 層注作此激接等能入用方光的三過面焊可機(jī)。開系性了分制全面地 研 ， 。 或焊 研接究光成了透用為激射有國光焊限內(nèi) 外 研 究點(diǎn)展統(tǒng)了 較 多 工作 ， 袁暉料進(jìn)等的行 建有 機(jī)了 測(cè)等功 率 、焊 接 速 度 、夾 持 力 等 立玻試質(zhì)了璃。量，分 析 了 不 同 顏工 藝 參 數(shù) 對(duì) 激接 聚 氯 乙 烯的 影 響 。，并 對(duì) 其 焊 接 強(qiáng) 度半 導(dǎo)

8、體 激 光 焊 接等 利元 方 法求與解熱得成結(jié)到像晶激結(jié)熱光果塑焊進(jìn)性接行塑 研量 密工 藝 、導(dǎo) 體 端中對(duì) 比 。三維瞬態(tài) 溫 度 場(chǎng) 分 布 ，并 采布 。 張 衛(wèi) 等用半 通等過 對(duì) 無 定 型 和 半 收 稿 日 期： ； 收到 修 改 稿 日 期： 基 金 項(xiàng) 目 ： 國 家 自 然 科 學(xué) 基 金（ ）（ ） 和市 科 技 支撐 計(jì) 劃重點(diǎn)項(xiàng)目市 應(yīng) 用 基 礎(chǔ) 及 前 沿 技術(shù) 研 究 計(jì) 劃（ ）資助 課 題 。作 者 簡(jiǎn) 介 ： 雷 劍 波（ ），男，主要 從 事 激 光 制造 理 論 及其應(yīng) 用 等 方 面 的 研 究。 ： 中國激光抽部要編射利描運(yùn)分原程焊用速全層因?qū)?/p>

9、接光度國究固和?，F(xiàn)透纖對(duì)內(nèi)領(lǐng)態(tài)氣劉了明激焊外域（ ）激光 焊 接，試 驗(yàn)表裂明 焊 縫 內(nèi)機(jī) 制 的 主（ ）工條強(qiáng)藝件度及下開其透展對(duì)明研焊和究接 質(zhì)黑 色。量 的 影 響 ，重 點(diǎn) 對(duì) 未添形加 吸 光 劑貌 和 拉 伸孔會(huì)高聚光接相包是霞斯氯影等型乙響 接 頭 力 學(xué) 性 能 和 斷材 料 焊 接 區(qū) 采用 參 數(shù) 化 設(shè) 計(jì) 語 言熱 源 的 動(dòng) 態(tài) 加 載 ，得 到 了 激 光 透 烯 的 溫 度場(chǎng)分 布 。 黃 東 林 等試 驗(yàn) 材料 及 方 法振 鏡 掃 描 焊 接強(qiáng) 度 的 影 響 。關(guān) 研 究 表 明 ，激，研究了間距和掃選種用 透 明與 紅 色 、黃 色 、白板 材 進(jìn) 行

10、 焊 接 。色當(dāng)、綠 色 、黑 色有 色用非塑板圖黑性作色丙為所斑 光 透 射焊接織的等材光基主方料劑丙接時(shí) ，需劑 ，吸 光 劑 采 用 黑 色 熱用氮吸有光機(jī) 要面焊等烯研括焊在接于顏機(jī)理 、工 藝 和 組性能屬吸甲烯上示尺酸 樹 脂 和 偶顏 料 。 以 透 明 其 中 ，如 。其 難 點(diǎn)，不 同的 激 光 焊 接 與 金、材 料 、工 藝 參 數(shù) 和下 加 緊 板 ，把，激 光 功 率 為焊 接 試 件 夾 持 在接條酸不件甲同下酯色，速 度 為 ，光 有 較 大 差 異 。 本 文 主 要 研 究 透 明 聚。寸 為 （ ）與 不 同 顏 色材 料 的 焊 圖激 光 透 射 焊 接

11、試驗(yàn) 圖。 （ ）焊 接 現(xiàn) 場(chǎng) ；（ ）試 驗(yàn) 試 件 （ ） ； （ ） 試驗(yàn) 裝 置 主 要 包 括： 斷，取 其 橫 截 斷 面 噴 金 。 ） 激光 器 ； ） 機(jī) ） 顯 ） 拉機(jī) 。光器： 固體拉 伸 試 樣 采 用 長(zhǎng)為、寬 為、厚為后厚 激板 材 搭 接 焊 而 成 ，圖的透明 和 黑 色為的輔 器微人鏡： 機(jī)鏡能器 人 ；采兩助用塊板式 萬 能 材 料 試 驗(yàn) 機(jī) 做 拉 伸 測(cè) 試 ，焊接等：冷場(chǎng) 發(fā) 射電子 顯 微式 萬板 不 在 同 一 平 面 上 ， 拉 伸時(shí)加 伸 試 驗(yàn) 機(jī)： 材料試夾 持 ，保 證 拉 伸 在 一 條 直 線 上 。驗(yàn)采 用 冷 場(chǎng) 發(fā) 射電

12、子 顯 微 鏡拍攝 焊 接 區(qū)板用微材液觀焊氮形接脆結(jié)果 及 分析 貌而，試 樣成 ，未選添用加厚 透 明 與 黑 色 吸 光 劑不 同 顏 色焊 接時(shí) ， 對(duì) 透 明行 研 究 。 試，分 析 前 需 將 焊 接 試 樣未材采 用焊 接吸效光果劑進(jìn)板與一材結(jié)其定料合他夾無強(qiáng)焊激顏持法度接光時(shí) 背 驗(yàn) 表 明 ，在色力形很樣入正所面存板下成低件射面示燒在，透 明板料形與雖成紅可強(qiáng)色焊度、綠 色 、黃 色接 在 一 起 ，但 焊接 ，與白材色料材可，與 黑 色較 好 的 焊 接 ；所 有的面（激，焊蝕透 明材。背料下面邊 緣層 材有料一為定紅燒色蝕 ， 而 均 無 燒 蝕 痕 跡光 入 射 面

13、）和（激 光 透 射 面 ）形 貌 如 圖分 微 熔 見 圖 （ ）， 而接 結(jié) 合 面 呈 現(xiàn) 部圖拉 伸 試 驗(yàn) 圖 非 常 嚴(yán) 重 見 圖 （ ），表 明 在 紅 色 材 料激 光 透 射 和 相 互 作 用 過 程 。雷劍 波 等 ： 激 光 透 射 焊 接聚甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 試 驗(yàn) 研 究為響顏色了 研 究 吸 光 劑 對(duì)板酸 樹 脂驗(yàn) 。光 劑材和焊黑接色效 果偶 氮良象焊但好。接焊，試 樣 焊 接 處 無 明 顯 缺 陷 ，在 試 樣 背 面 無 燒 蝕現(xiàn)于 的有用影機(jī)黑，分 別 以 黑 色 熱 塑 性 丙 烯而過接采程質(zhì)用中量黑其一色不般偶能。氮直有 機(jī) 顏 料 作

14、為 吸 光 劑 時(shí) ，由試 驗(yàn) 表 明 ，采時(shí) ，焊 接 質(zhì) 量接 融 入 基 體 ，雖 能焊 接 在 一 起 ，料 作 為 吸 光 劑熱 塑 性 丙 烯 酸進(jìn) 行 對(duì) 比樹 脂 作 為試吸圖激 光焊 接 透 明 紅 色試 件 。 （ ）正 面 ；（ ）背面 （ ） ； （ ） 激 光 透 射 焊 接 區(qū) 形 貌晶 高 聚 物 ，兩，以 相 互 交 錯(cuò)性 ，熔 融 焊 接，表 明 焊 接 區(qū) 好 的 穩(wěn) 定 性 。非后整圖于中者熔間合現(xiàn)具在出有一激非起光常的焊?jìng)?cè)好結(jié)接存的構(gòu)相存容在良處 圖為 在 未加 吸 光 劑 條 件 下 ， 透 明板大接影 。 由 放板 被 焊良 好 ，熱和 黑色倍板焊接

15、 區(qū) 的 微 觀 形可 以 看 出 ，兩 塊貌體 特 征 良 好 ，體、 （ ）中 可 發(fā) 現(xiàn) 焊 接 區(qū) 右坑 ，這 是 由倍 的在多凹后響倍存 在 一 條 明 顯區(qū) 域 較 小 ； 對(duì)的焊兩焊 接 線 ，表 明 焊 接 效接 線 部 分 進(jìn) 行 高 倍果放冷 場(chǎng) 發(fā) 射 電 子 顯 微 鏡 的 電 子 激 發(fā) 黑 色的 色 素 粒 子 所 造 成 。板 大（）后 發(fā)現(xiàn) ，由 于塊主 要 成 份 均 為，為 圖激 光 透 射 焊 接 結(jié) 合 界 面 電 子 掃 描 顯 微組 織 圖。（ ） ；（ ） ；（ ） 倍倍倍 （ ） ； （ ） ； （ ） 伸 試 驗(yàn)拉 參能焊激明表下考承 壓 設(shè)

16、備 產(chǎn) 品 焊 接 試件材斷試。的激口件力光照均 檢 驗(yàn) 標(biāo) 準(zhǔn) ， 對(duì) 透 明 與 黑 色學(xué)透片是性射。透板后的 接光試功件率進(jìn) 行高 于拉 伸測(cè)試 ，圖為拉選斷用時(shí) ，拉 伸 所被 拉 斷 ，斷口 在，已 需 要焊 接 區(qū) 邊 緣 處 為 拉 伸 測(cè) 試 數(shù) 據(jù)為 不 同 工的 力 。 激 光 功 率藝為條件拉 開 或 拉 斷 時(shí)、單 道 焊 接 時(shí) ，透所明焊圖激 光 透 射 焊 接 試 件 拉 斷 圖 與 黑 色接 強(qiáng) 度板 被 拉 開 ， 兩 塊 板 均 無 裂 痕 ， 表 明比 較 低 ， 焊 接 區(qū)在 板 斷 開 ， 透 明拉 力 作 用下 就 被 拉 開 ； 激 光 功 率 為

17、板 在 焊 接 區(qū) 邊 緣、 接 ，均 是 透 明板 的 拉 雙 道 焊 接 時(shí) ，透 明斷 開 ；激斷 極 限 在左 右 。 光 功 率 高 于時(shí) ， 無 論 單 道 焊 接 還 是 雙 道 焊中國激光按 照 原 有 激 光 透 射 焊 接 試 件 尺 寸 制 作 了平 均 值 為 ； 黑 色 ，平 均試 件 拉 力 分 別 為 驗(yàn) ，透 明 母 材 試 件 （透 明 與 黑 色 各件 ），進(jìn) 行 拉 伸 試 、 、 值 為 。拉 斷 時(shí) 拉 力 分 別 為 、 、 ，試 件 表拉 伸測(cè) 試 數(shù) 據(jù) 表 （ ） 拉 伸 試驗(yàn) 存 在 兩 種 結(jié) 果 ：一 種 為焊 接 結(jié) 合面 脫板接明料被

18、區(qū)由強(qiáng)拉邊于度斷緣焊明，如 圖 （ ）與 （ ）所 示 ，斷裂 位 置 出 現(xiàn) 在 焊離力析合，如 圖 （ ）所 示 ，此 時(shí) 兩 焊 接 試 件 尺 寸 完 整 ，在 拉，且 拉 斷 時(shí) 的 拉 力 值 明 顯 低 于 母 材 本 身 ，表作拉不用伸充下失分結(jié) 合 區(qū) 分 離 ，拉 力 測(cè) 量 值 為 焊效 形 式 可 知 ，激 光 功 率 較 低 時(shí)，使 得 結(jié) 合 強(qiáng) 度 低 ； 另 一 種 為接 結(jié) 合 力 ，分，試 件 熔 融 結(jié)接顯區(qū) 邊 緣 的降 低 。殘 余 應(yīng) 力 ，使 得 焊 接 區(qū)邊緣材透 明 圖不 同 激 光 功 率 焊 接試 件 拉 斷 后 斷 口 形 貌 。（ ）

19、； （ ） ； （ ） （ ） ； （ ） ； （ ） 結(jié) ） 采論 參考文獻(xiàn)用接力相激 光 對(duì)熱 塑 性 材料 進(jìn)行焦等色 ， ， 犲狋 犪犾 了量工有透與藝關(guān)射夾參焊持?jǐn)?shù)，焊 接 質(zhì) 量 受 材 料 、激光速量功度與率和材、速 率 、離 犆犺犻狀犲狊犲 犑 犔犪狊犲狉狊 ， ， （ ）： 影 響 。 在 掃 描的 情 況 下 ，焊 接 質(zhì)等同激 光功身率顏霄 ， 張 惠中 ， 丁 國 民 等 聚 丙 烯激 光 透 射 焊 接 工 藝 王料本中 國 激 光， ， （ ）： ，黑 色 材 料 具 有 較 高 的 吸 光 率 。 ， ） 以黑 色熱 塑 性 丙 烯 酸 樹 脂 為 吸光面成劑無有

20、時(shí)燒效，焊蝕焊接犆犺犻狀犲狊犲 犑 犔犪狊犲狉狊 ， ， （ ）： 質(zhì)以但量黑焊良色接好偶質(zhì)，焊 接 區(qū) 無 明 顯 缺 陷 ，試 樣 背；而接 ，韋宏 ， 王 傳 洋 聚 碳 酸 酯 激 光 透 射 焊 接 工 藝 及 性 能 研 究 中 國 激 光， ， （ ）： ，能氮 有量 較明 與機(jī) 顏差 。黑 色，熱 影料為吸光劑時(shí)形 ， ： 犑狅狌狉狀犪犾 狅犳 犕 犪狀狌犳犪犮狋狌狉犻狀犵 犛犮犻犲狀犮犲 犪狀犱 犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵 ， ， （ ）： ， ， 犲狋 犪犾 ） 透板材接雜在光 劑條兩伸度消件層試明除下材驗(yàn)顯應(yīng) 焊料表降力接相明低的效容受果性到良較殘好好余響 區(qū) 小 ，焊結(jié) 合

21、 區(qū) 上 下質(zhì) 缺 陷 。 拉 ： ，無 明 顯 氣 孔 和 犜狉犪狀狊犳犲狉 ， ， （ ）： 犑狅狌狉狀犪犾狅犳犎犲犪狋應(yīng) 力 影 響 ，焊 接 區(qū) 邊 緣 材 料 強(qiáng) ， ， ，進(jìn) 一 步 研 究 應(yīng) 分 析 殘 余 應(yīng) 力 機(jī) 制 ，采 取 措 施，降 低 殘 余 應(yīng) 力 對(duì) 材 料 強(qiáng) 度 的 影 響 。 犘狉狅犱 犈狀犵 犚犲狊 犇犲狏犲犾 ， ， （ ）： 雷 劍 波 等 ： 激 光 透 射 焊 接聚甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 試 驗(yàn) 研 究 ， ， 犲狋 犪犾 犃狆狆犾犻犲犱 犛狌狉犳犪犮犲 犛犮犻犲狀犮犲 ， ， （ ）： ， ， 犲狋 犪犾 犆犺犻狀犪 犘犾犪狊狋犻犮狊 犐狀犱狌狊狋狉狔 ， ， （ ）： 黃 冬 林 ， 楊 永 強(qiáng) ， 楊 勝 男 等 振 鏡 掃 描 式 光 纖 激 光 焊 接 有 機(jī) 玻 璃 ， ， 工