目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 塑料激光焊接技術(shù)的應(yīng)用 1
1.2 塑料激光焊接技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 3
1.2.1 塑料激光焊接技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.2.2 塑料激光焊接技術(shù)發(fā)展趨勢 6
1.3 塑料激光焊接技術(shù)分類 7
1.3.1 輪廓焊接 7
1.3.2 同步焊接 8
1.3.3 準(zhǔn)同步焊接 9
1.3.4 掩膜焊接 9
1.3.5 放射狀焊接 9
1.3.6 球形焊接 10
1.3.7 衍射焊接 11
1.3.8 輻射焊接 11
1.3.9 復(fù)合光焊接 11
1.4 激光透射焊接原理及關(guān)鍵參數(shù) 12
1.4.1 焊接原理 12
1.4.2 關(guān)鍵參數(shù) 14
第2章 激光透射焊接裝備及系統(tǒng) 15
2.1 激光的物理特性 15
2.1.1 激光產(chǎn)生的基本原理 15
2.1.2 激光技術(shù)的特點 15
2.1.3 激光光束的特性 16
2.2 激光器種類 16
2.2.1 Nd:YAG激光器 17
2.2.2 半導(dǎo)體激光器 18
2.2.3 光纖激光器 19
2.2.4 CO2激光器 20
2.3 塑料激光焊接裝備及系統(tǒng)組成 21
2.3.1 塑料激光焊接裝備發(fā)展現(xiàn)狀 21
2.3.2 塑料激光焊接系統(tǒng)的組成 25
2.3.3 典型塑料激光焊接裝備 28
第3章 塑料的物理性質(zhì)及可焊性 32
3.1 塑料的分類 32
3.1.1 根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域分類 32
3.1.2 根據(jù)受熱性質(zhì)分類 38
3.1.3 根據(jù)凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)分類 39
3.1.4 根據(jù)透光性分類 39
3.2 塑料的物理性能及表征 40
3.2.1 密度 40
3.2.2 光學(xué)性質(zhì) 40
3.2.3 力學(xué)性能 42
3.2.4 熱性能 44
3.2.5 流動能力 49
3.3 塑料與激光的相互作用 51
3.3.1 面加熱 51
3.3.2 體加熱 52
3.3.3 激光作用下材料的物態(tài)變化 53
3.4 塑料的可焊性分析及常用添加劑 57
3.4.1 塑料的可焊性分析 57
3.4.2 添加劑的種類 59
3.4.3 添加劑的加入方式 65
3.5 塑料與塑料焊接的應(yīng)用實例 66
3.5.1 添加炭黑焊接PMMA 66
3.5.2 添加玻璃纖維和炭黑焊接PBT 68
3.5.3 添加金屬顆粒焊接PC和PASF 70
3.6 塑料與其他材料焊接及應(yīng)用實例 77
3.6.1 塑料與金屬焊接 77
3.6.2 塑料與陶瓷/玻璃焊接 80
3.6.3 塑料與木材焊接 83
第4章 焊接工藝參數(shù)對焊接性能的影響 85
4.1 激光功率對焊接性能的影響 85
4.1.1 影響機理分析 85
4.1.2 對力學(xué)性能的影響 86
4.1.3 對焊縫宏觀形貌的影響 88
4.1.4 對焊縫微觀形貌的影響 90
4.1.5 對殘余應(yīng)力的影響 92
4.2 掃描速度對焊接性能的影響 95
4.2.1 影響機理分析 95
4.2.2 對力學(xué)性能的影響 96
4.2.3 對焊縫宏觀形貌的影響 98
4.2.4 對焊縫微觀形貌的影響 99
4.2.5 對殘余應(yīng)力的影響 101
4.3 光束整形對焊接性能的影響 102
4.3.1 影響機理分析 102
4.3.2 對力學(xué)性能的影響 103
4.3.3 對焊縫宏觀形貌的影響 103
4.3.4 對焊縫微觀形貌的影響 104
4.4 夾緊力對焊接性能的影響 105
4.4.1 影響機理分析 105
4.4.2 對力學(xué)性能的影響 105
4.5 選擇最優(yōu)工藝參數(shù)的試驗 106
4.5.1 響應(yīng)曲面法 106
4.5.2 基于CCD的響應(yīng)曲面試驗 108
4.5.3 基于Box-Behnken設(shè)計的響應(yīng)曲面試驗 115
第5章 樣品厚度和表面質(zhì)量對焊接性能的影響 123
5.1 樣品厚度對焊接性能的影響 123
5.1.1 樣本厚度對激光透過率的影響 123
5.1.2 樣品厚度對激光散射率的影響 124
5.1.3 樣品厚度對焊接件質(zhì)量的影響 125
5.2 表面粗糙度對激光吸收和傳熱的影響 127
5.2.1 表面粗糙度對焊接過程中熱量吸收的影響 127
5.2.2 表面粗糙度對焊接過程中熱量傳遞的影響 128
5.2.3 表面粗糙度的表征 130
5.2.4 表面粗糙度對焊接斷面的影響 132
5.2.5 表面粗糙度對焊接質(zhì)量的影響 133
第6章 焊接過程模擬仿真及監(jiān)控技術(shù) 135
6.1 焊接過程模擬仿真概述 135
6.1.1 研究重點及解決方案 135
6.1.2 控制方程 136
6.1.3 邊界條件 137
6.1.4 數(shù)值計算流程 138
6.2 焊接過程中的溫度場仿真 139
6.2.1 熱源模型 139
6.2.2 以銅膜為吸收劑焊接PC過程中的溫度場仿真 141
6.2.3 以炭黑為吸收劑焊接PMMA過程中的溫度場仿真 146
6.2.4 以金屬粉末為吸收劑焊接塑料過程中的溫度場仿真 154
6.2.5 考慮接觸熱阻的熱量傳遞機制 165
6.2.6 PA66和5182鋁合金焊接過程中的溫度場仿真 169
6.3 熱降解行為分析 178
6.3.1 PMMA熱學(xué)性能與熱穩(wěn)定性 178
6.3.2 PMMA熱降解動力學(xué) 184
6.3.3 工藝參數(shù)與熱降解行為的函數(shù)關(guān)系 191
6.4 熱流耦合分析 193
6.4.1 焊接熔池流體流動規(guī)律與基本假設(shè) 193
6.4.2 以炭黑為吸收劑的焊接流場分布 195
6.4.3 以鋅粉為吸收劑的焊接流場分布 195
6.4.4 以銅膜為吸收劑的焊接流場分布 196
6.5 熱力耦合分析 197
6.5.1 熱彈性力學(xué) 197
6.5.2 熱黏彈性本構(gòu)方程 198
6.5.3 熱應(yīng)力變化規(guī)律 200
6.5.4 殘余應(yīng)力分布規(guī)律 201
6.5.5 焊接工藝參數(shù)對殘余應(yīng)力的影響 202
6.6 焊接過程的監(jiān)控 206
6.6.1 紅外熱成像 206
6.6.2 高溫計 207
6.6.3 光學(xué)相干層析成像 207
6.6.4 可見光成像 208
6.6.5 紅外成像 209
6.6.6 光譜分析 209
參考文獻(xiàn) 211