基于全息技术的激光透射塑料焊接研究

介绍了激光透射塑料焊接及全息技术的基本原理,提出了一种基于全息原理的激光同步焊接技术。为了达到塑料微小焊缝的同步焊接,采用干涉方法记录下预知焊缝特征形状,再利用衍射方法使得焊缝图形特征再现,同时激光束光斑形状被调制为与预知焊缝形状相同。利用调制完成后的激光束对塑料进行同步焊接,得到理想焊缝与预知焊缝形状相同的结果。结果表明,此项技术适用于焊缝图形小且复杂的场合。

激光透射焊接玻璃与金属的工艺性能研究与运用

近年来,随着技术的不断发展,除了在激光焊接类型和设备上进行一些创新外,也积极借鉴国外发达国家的经验,探索新的研究方向,重点研究高功率激光透射焊接玻璃技术。在激光技术中,激光透射焊接玻璃技术是一项非常重要的内容,也是当前焊接技术发展的一个关键点。该技术在国外工业生产中得到了广泛应用,并取得了良好的效果。然而,我国的激光透射焊接玻璃技术水平相对较低,与国外还有较大差距。因此,在产业加速发展的新时代,应加强对该技术的研究和优化,高效灵活地应用,确保其能为产业的长远发展提供技术支撑。

吸收剂对热塑性塑料激光透射焊接质量的影响

为了研究吸收剂对激光透射焊接热塑性塑料的影响,设计了热塑性材料的激光透射焊接实验方案,对透明聚苯乙烯、聚氯乙烯两种塑料成功地进行了激光透射焊接,运用正交实验方法对焊接工艺进行了分析,并对焊接样品进行了剪切强度测试;讨论了黑漆和 clearweld 两种不同吸收剂对焊接强度和外观质量的影响,对实验中出现的黑色焦黄色焊缝、焊缝凸起和焊接断裂等现象进行了分析。结果表明,clearweld 吸收剂优于黑漆吸收剂。

突破性激光技术实现玻璃与金属材料的焊接

传统上,焊接仅限于具有相似特性的材料,因此即使将铝和钢焊接在一起也很难。但是现在.赫瑞-瓦特大学(Heriot-Watt University)的科学家声称采用了一种突破性方法,可以将玻璃和金属等材料焊接在一起,这要归功于超快激光脉冲。

红外加热辅助激光透射焊接异种聚合物

异种相容聚合物因温度属性差异导致焊接效果不佳,为提高其激光透射焊接强度,采用了在激光透射焊接时辅助使用红外加热灯加热具有较高熔融温度的上层材料而改善焊接强度的新方法。从光学属性、温度属性、相容性和上层材料吸热测试4个方面对可焊性进行了理论和实验分析;采用响应面法进行工艺参量优化,取得了最佳工艺参量组合;使用3维显微镜研究了焊件断面形貌及失效形式,并分析了焊缝处气泡对焊接性能的影响。结果表明,使用红外加热灯辅助焊接的最大剪切力能达到激光直接透射焊接时的1.5倍左右。红外加热灯的辅助加热作用是有效解决异种聚合物因温度属性差异大而导致焊接效果不理想问题的一种新途径。

玻璃激光焊接气孔控制研究

为了获得成形良好、气孔少的玻璃焊接焊缝,采用在中间层添加对激光波长不透明玻璃料的方法,对玻璃与玻璃激光焊接中出现的气孔问题进行了研究。以半导体激光作为热源,搭建了用于玻璃与玻璃激光焊接的成套焊接设备,对玻璃与玻璃激光焊接工艺进行了实验研究。通过分析气孔分布特征,统计焊缝气孔率,测量气孔尺寸,对比焊缝正、反面形貌差异,研究了激光平均功率、焊接速率等工艺参量对焊缝气孔产生的规律及表面形貌的影响。结果表明,当激光功率过小、焊接速率过慢时,不利于抑制焊缝中气孔的产生,并且出现未焊上的情况;随着激光功率、焊接速率的增加,焊缝当中的气孔率显著上升;在激光功率P=35W、焊接速率v=0.1m/min、离焦量d=-15mm时,可获得成形良好、气孔直径在3.696μm以下且分布均匀的焊缝,连接强度高。此研究可为玻璃的激光封接制造提供理论依据,具有广泛的工业应用前景。

基于响应面法的玻璃激光焊接焊缝及气孔研究

为了获得气孔率低、玻璃料完全熔化、形貌良好的焊缝,采用响应面法中的设计原理,建立了玻璃激光焊接中焊缝缺陷面积占比率与工艺参数(预烧结峰值温度、激光功率、焊接速率和离焦量)的数学模型。基于所建模型,理论分析了各工艺参数对焊缝缺陷面积占比率的交互影响趋势,并对工艺参数进行了优化。结果表明,在预烧结峰值温度为440℃、激光功率为37W、焊接速率为0.1m/min、离焦量为14.4mm的优化参数下进行实验,焊缝中气孔面积和玻璃料未完全熔融面积之和仅占焊缝总面积的0.512%,与模型预测结果吻合,焊缝表面形貌良好,焊缝剪切强度为17.765MPa,高于标准值。该模型优化出的工艺参数是合理的,该研究有助于提高玻璃激光焊接质量。

大气及真空条件下玻璃激光焊接对比

为了验证真空环境对玻璃激光焊接气孔形成的影响,采用在大气及真空条件下进行玻璃激光焊接对比试验的方法,对两种条件下气孔率随激光功率的变化及玻璃料向两端扩展的程度进行了理论分析和实验验证。结果表明,气孔的成因不仅是玻璃料中残存的气体,功率提高至45W后,不稳定成分的升华与分解产生了更多气体,进一步提高了气孔率;真空条件对焊缝扩展影响较小,无明显差异;而真空条件下的气孔率要显著大于在大气条件下的气孔率;真空条件下气孔面积更大,但增大的气孔面积并不能扩大玻璃料的扩展宽度。该研究结果进一步地揭示了玻璃激光焊接下气孔的形成机制。

Zr_(53.7)Ni_(9.4)Cu_(28.5)AI_(8.4)块体金属玻璃的激光焊接

采用激光焊接技术对Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4块体金属玻璃进行焊接试验,研究在激光焊接下不同工艺参量对焊接接头组织的影响,探讨了焊接热循环过程中焊缝和热影响区的晶化行为。结果表明,固定激光功率1 200 W,焊接速度从8 m/min提高到30 m/min,均成功获得了无气孔和裂纹等缺陷的焊接接头。焊缝熔化区保持了非晶结构,热影响区则出现不连续的呈弧形分布的点状晶粒。随着焊接速度的提高,热影响区的晶粒尺寸逐渐减小。

激光塑料焊接技术及其典型应用

对激光塑料焊接技术及其原理进行了介绍,阐述了该项技术应用中需要考虑的问题,并简要介绍了几个应用实例。

激光技术在异种塑料材料焊接中的应用

阐述了激光塑料焊接的基本原理、新方法、特点及其应用。采用端泵浦半导体激光器进行了几种主要塑料间的焊接工艺研究,观察了焊接区域的外观形貌,对焊接试样进行了推力实验。展示了目前已经成功实现工业生产的相关产品。结果表明:激光塑料焊接可以得到与母材色度相近、力学性能良好的焊接试样,证实了激光塑料焊接是一种新兴的更加快速、有效、环保的焊接方式。

无定形塑料激光透射焊接质量分析

通过测试焊接试样的拉伸剪切强度与断口形貌,检验塑料激光透射焊接的质量。阐述了激光焊接塑料的基本原理,选用了无定形的聚碳酸酯材料进行焊接工艺研究,分析了激光参数对焊缝拉伸剪切强度的影响,并采用金相显微镜观察了断口形貌。结果表明:激光塑料焊接可以得到力学性能良好的焊接试样,由于能量密度的不同,焊缝在拉伸剪切力作用下会产生不同形貌的断口,证实了激光塑料焊接是一种新兴的更加快速、有效、环保的焊接方式。

可激光焊接PA66增强复合材料的制备及其性能研究

以聚酰胺66(PA66)作为基体树脂,玻璃纤维(GF)作为增强材料,通过熔融挤出法制备了可激光焊接的PA66增强复合材料。研究了非结晶的半芳香族聚酰胺、扁平GF、润滑剂OP蜡和色粉对PA66增强复合材料力学性能和激光透射性能的影响。结果表明:共混非结晶的半芳香族聚酰胺树脂、使用扁平GF可以显著提升PA66增强复合材料的激光透射性能;润滑剂OP蜡的使用对PA66增强复合材料的激光透射性能影响很大,添加质量分数为0.5%的OP蜡,PA66增强复合材料的激光透射性能下降55.6%;随着样品厚度的增加,PA66增强复合材料的激光透射性能逐渐降低;非结晶的半芳香族聚酰胺的加入可以改善PA66增强复合材料的耐热性能。

激光焊接塑料的方法及发展现状

首先阐述了激光焊接塑料的原理;其次介绍了几种激光焊接塑料的新方法、特点及应用对象,主要有轮廓焊接、同步焊接、准同步焊接、掩膜焊接、放射状焊接、Globo焊接和衍射焊接;最后论述了激光焊接塑料的发展现状及发展趋势。可以看出,目前研究主要集中于二维焊接,而三维焊接研究得较少。激光焊接塑料正成为激光焊接领域的一个热点,它将取代传统的塑料焊接方法。

真空平板玻璃激光封接气孔控制研究

为了探究激光焊接真空平板玻璃封接层气孔的产生机理,利用扫描电镜、自带能谱仪、X射线衍射仪和金相显微镜等手段,进行了真空平板玻璃激光侧边封接试验,研究了激光功率和焊接速率对封接层气孔的影响,分析气孔产生的原因。结果表明,真空平板玻璃封接层出现了数量较多、大小不一、相互不连通的孤立气孔,位于颗粒的交界处,主要是由焊料颗粒间的残余空气引起的;在焊接速率为2mm/s和离焦量为-2mm的条件下,过低或过高的激光功率都不利于减少封接层的气孔缺陷,激光功率为80W(能量密度为80J/mm2)时,封接层组织形貌好,封接层封接质量佳;在激光功率为80W和离焦量为-2mm的条件下,较低的焊接速率将有利于减少封接层的气孔缺陷,焊接速率为1mm/s(能量密度为160J/mm2)时,封接层组织形貌好,封接层封接质量佳。此研究可为真空平板玻璃的激光封接制造提供理论依据。

激光透射焊接玻纤/聚对苯二甲酸丁二醇酯微观形貌及工艺参数优化

以玻纤/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)复合材料为研究对象,开展了激光透射焊接试验。首先利用响应曲面法探究玻纤含量、激光功率和焊接速度对焊接质量的影响,发现玻纤含量和激光功率对焊接质量的交互性影响最小。其次分别对焊接速度和玻纤含量变化下的焊缝拉断面进行了微观形貌观测,发现当玻纤含质量分数为10%时,玻纤和PBT聚合物缠绕紧密;当焊接速度由3 mm/s增加至7 mm/s时,焊缝的鱼鳞纹理现象越发明显。最后通过试验分析分别获得以最大焊接强度和最大焊接速度为目标的最佳工艺参数组合。

皮秒激光两步扫描实现玻璃快速密封焊接

为实现石英玻璃的快速密封焊接,本文提出了一种利用皮秒激光进行两步扫描的焊接方法,首先利用较高能量脉冲快速扫描,在玻璃界面形成初步焊接,再利用较低能量脉冲慢速扫描,扩大熔池体积。在焊接强度和密封性能等方面,将两步扫描焊接与传统单步扫描焊接进行了对比,结果表明:两步扫描焊接样品具有更高的焊接强度(平均剪切强度达到了45 MPa),同时可实现更好的密封效果。为了探究不同间隙宽度下玻璃焊接强度的变化,通过滴加含不同直径SiO_(2)微球的分散液增大玻璃间隙,结果发现两步扫描方法可以对间隙超过27μm的石英玻璃进行一定强度的焊接(剪切强度为2.4 MPa)。基于此方法,成功实现了石英玻璃的高强度快速密封焊接,并利用单一皮秒激光扫描平台演示了微通道的快速制备和封装。

飞秒激光脉冲焊接透明微晶玻璃的实验研究

利用飞秒激光脉冲开展了零热膨胀系数Li2O-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(LAS)透明微晶玻璃的非光学接触式焊接研究,分析了不同能量飞秒激光焊接LAS透明微晶玻璃的焊缝形貌和剪切强度,并对焊接后LAS透明微晶玻璃的透过率进行了测量。在激光脉冲宽度为300 fs、波长为1030 nm、单脉冲能量为3.0μJ时,焊接后LAS透明微晶玻璃的剪切强度高达23.51 MPa,光学透过率相对于原始LAS透明微晶玻璃下降了5%。随着单脉冲能量的增加,LAS透明微晶玻璃的光学透过率发生不同程度的下降,改性区域逐渐远离焦点,向激光源方向移动,使得分界面处的焊缝宽度先增大至10.7μm而后逐渐减小。X射线衍射分析结果表明,在该激光参数下实现了LAS透明微晶玻璃焊接而未产生新的晶相。

陶瓷的封接技术及研究进展

介绍了陶瓷与金属连接的主要类型和种类,对各种连接方法的机理、特点和影响因素进行了重点介绍。

激光透射焊接掺杂玻璃纤维ABS和PP塑料工艺研究

激光透射焊接塑料技术凭借其优良的焊接性能,广泛应用于医疗、电子、汽车和包装等领域。目前工业上,为提高塑料制品的使用性能,掺杂玻璃纤维是改性塑料的一个重要方式。然而,掺杂玻璃纤维会导致塑料的透光性大幅下降,不合适的焊接工艺极易导致焊接缺陷。针对这一问题,开展激光透射焊接掺杂玻璃纤维ABS和PP塑料的工艺研究,旨在获得最佳的焊接工艺。首先,根据激光透射焊接的原理,指出焊接掺杂玻璃纤维ABS和PP塑料的工艺难题;其次,对掺杂玻璃纤维ABS和PP塑料进行初步焊接,获得适合的焊接工艺参数范围;随后,设计田口实验,提出面能量概念,综合分析工艺参数对剪切强度的影响规律。实验分析发现,提出的面能量概念能够较好地描述焊缝剪切强度与工艺参数之间的关系,此外,得出激光透射焊接掺杂玻璃纤维ABS和PP塑料的最佳面能量为0.43 J/mm^2。