Effects of Metal Absorber Thermal Conductivity on Clear Plastic Laser Transmission Welding

In our previous study, metals have been used as absorbers in the clear plastic laser transmission welding. The effects of metal thermal conductivity on the welding quality are investigated in the present work. Four metals with distinctly different thermal conductivities, i.e., titanium, nickel, molybdenum, and copper, are selected as light absorbers. The lap welding is conducted with an 808 nm diode laser and simulation experiments are also conducted. Nickel electroplating test is carried out to minimize the side-effects from different light absorptivities of different metals. The results show that the welding with an absorber of higher thermal conductivity can accommodate higher laser input power before smoking, which produces a wider and stronger welding seam.The positive role of the higher thermal conductivity can be attributed to the fact that a desirable thermal field distribution for the molecular diffusion and entanglement is produced from the case with a high thermal conductivity.

1910 nm激光透射焊接同种透明聚苯乙烯工艺的研究

本文使用波长为1910 nm的半导体激光器对聚苯乙烯(PS)透明塑料板材进行了无吸收剂激光透射焊接实验,研究了激光功率、焊接速度以及线能量等参数对试件的焊接效果的影响。实验结果表明,1910 nm半导体激光器可以实现对同种聚苯乙烯透明塑料的无吸收剂焊接,且焊接效果优异。在线能量为3 J/mm时,得到了较为理想的焊接试件,焊缝形貌均匀规整,可承受的拉断力达到707 N,可满足食品、医疗等对塑料制品卫生标准要求较高的塑料加工领域的需求。本研究具有广阔的应用前景,对替代传统塑料焊接(超声焊接、摩擦焊接等)以及传统激光塑料焊接(需添加吸收剂)具有重要的研究意义。

齿轮类零件常见焊接失效问题分析研究

文章讲述了变速器齿轮束焊焊缝尺寸、形状要求,介绍了齿轮束焊加工中常见的焊接缺陷及相应防治措施,并结合焊接失效实例分析等方面进行了分析研究,总结了齿轮与结合齿焊接结构主要参数设计优选原则,为后续设计齿轮与结合齿焊接结构以及解决类似焊接失效问题提供了改进方向。

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。

先进制造技术在输电铁塔自动化生产中的应用

提高输电铁塔的生产和制造技术,不但能节省铁塔生产企业的生产和制造成本,而且能提高整个电网建设的效率和运行可靠性,将先进制造技术应用在输电铁塔自动化生产中对于电网安全和企业自身发展都具有重要的意义。以铁塔制造技术特征为基础,探究如何采用先进制造技术开展自动化生产。主要介绍了焊接机器人和激光加工技术,旨在提高输电铁塔生产的工作效率和质量,为自动化生产的升级换代以及智慧工厂的建设打下基础。

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。

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。

两种不同热塑性塑料之间的激光透射焊接试验

采用英国焊接学会发明的Clearweld吸收剂,进行了透明聚苯乙烯和聚氯乙烯异种塑料之间的激光透射焊接试验,利用正交试验法研究了透明聚苯乙烯和聚氯乙烯之间激光透射焊接质量.对焊接样品进行拉伸测试和切片试验,分析了各焊接因素对抗拉强度和焊缝宽度的影响.并采用极差法对试验数据进行处理,得到了透明聚苯乙烯和聚氯乙烯之间激光透射焊接的最佳焊接工艺参数,确定各焊接因素对焊接强度影响从大到小的顺序为焊接速度、夹具夹紧力、光斑直径、激光器平均功率、激光器频率、焊后保压时间,对实际生产具有一定的指导意义.

激光透射塑料焊接剪切强度测试方法分析研究

选取透明有机玻璃(PMMA)板条和半透明聚苯乙烯(PS)板条试样搭接后进行了激光焊接,按照目前常用的两种塑料焊接强度测试方法在万能材料试验机上试验观测,对观测结果的测量和分析证明:第一种塑料焊接强度测试方法(两块板条搭接未做贴附补偿)会因为附加力矩的作用改变焊接面受力状态,第二种塑料焊接强度测试方法(两块板条搭接做贴附补偿)仍然会产生附加力矩,贴附补偿不能保证焊接面受力状态回归到纯剪切状态,最后讨论了附加力矩所带来偏转角Ф大小的主要影响因素。

PMMA激光穿透焊接的有限元分析

为了研究不同的参量对塑料焊接的焊缝宽度和焊接深度的影响,建立了塑料激光穿透焊接的数学模型和有限元模型,并利用有限元软件ANSYS对焊接时的温度场进行了计算分析,得到了不同参量下塑料焊接的焊缝宽度和焊接深度。结果表明,单位面积的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)塑料在单位时间吸收的激光能量越高,焊接深度越大,焊接强度越大;而焊缝的宽度则受到光斑半径和单位面积塑料单位时间内吸收的激光能量的共同影响,随着光斑半径的增大,出现先增大后减小的变化趋势。

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。

K418合金和42CrMo钢激光焊焊缝的微观组织

采用透射电镜及附带能谱(TEM-EDS)对K418高温合金涡轮盘和42CrMo合金钢转轴激光焊焊缝的微观组织进行了分析。结果表明:焊缝主要由树枝状非平衡凝固的FeCrNiC(γ)固溶体组成,此外,还有少量细小、弥散的Ni3Alγ′相、Laves颗粒和少量MC碳化物分布在树枝晶之间区域;根据热动力学原理对形成这一组织特征的原因进行了简要讨论。

激光透射焊接尼龙66光学属性研究

为了揭示激光与聚合物之间的相互作用机理,以尼龙66(PA66)为研究对象,采用刀刃法分析了半导体激光器的激光功率通量分布,采用紫外-可见-近红外分光光度计测量了PA66和质量分数为0.3的玻纤增强尼龙66(PA66GF30)的光学参量,分析了材料厚度及玻纤增强剂对PA66的透射率、反射率和吸收率的影响。通过非接触线扫描实验和数学模型研究了材料厚度及玻纤增强剂对PA66光散射的影响,确定了激光透过PA66和PA66GF30后的激光功率通量分布。结果表明,PA66的透射率随着厚度的增加而减小,反射率、吸收率随着厚度的增加而增大,光散射随着厚度的增加而增大;加入玻纤时,透射率明显减小,反射率稍有增大,吸收率和光散射均明显增大。此研究对确定不同厚度热塑性塑料的光散射参量以及数值模拟在激光透射焊接中的更广泛应用是有帮助的。

汽车传动轴焊接工艺优化研究

为改善传动轴激光焊接起始点凹坑、裂纹等缺陷,提高其焊接质量,本文提出了激光焊接功率缓升缓降叠加工艺研究,分别对传动轴起弧点和收弧点进行了功率缓升、缓降以及缓升缓降叠加试验研究,分析了焊缝宏观形貌、显微硬度以及扭转强度。结果表明:当功率缓升缓降时间为0.3 s时,焊缝起弧点和收弧点凹坑明显改善但存在未焊透段,缓升缓降叠加后焊缝成形质量较好,焊缝区显微硬度和扭转强度都明显高于母材,各个方面性能显著提高,更能满足恶劣环境下的服役要求。

激光塑料透射焊接夹具设计

夹具的夹紧力是影响激光透射焊接质量的要素之一,精确测得夹具的夹紧力对试验有重要的影响。所设计的施加夹紧力的夹具主要由机械和电子两部分组成,最大载荷为195.902N(19.99kg),精度可达0.0196N(0.002kg),压力值可由夹具显示屏显示出来,超载时,夹具会自动报警。

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。

碳纤热塑复合材料激光连接技术研究进展

碳纤热塑复合材料在航空航天、无人机制造、新能源汽车等领域应用前景广阔,高质量的连接是其产业化应用的关键技术之一。介绍了几种碳纤热塑复合材料激光焊接/连接方法的研究现状,分析了当前研究存在的问题,以及未来研究的发展趋势。

激光透射焊接聚碳酸酯的有限元数值模拟

为了研究激光透射焊接塑料过程中温度分布对焊接显微结构和强度的影响。采用ABAQUS软件,建立了使用激光透射焊接技术焊接聚碳酸酯(PC)的三维有限元热分析模型,通过子程序DFLUX和FFORTRAN语言编程实现超高斯型热源的动态加载,有限元分析得到激光透射连接过程中温度场的分布。结果表明:当激光功率P=40W,焊接速度v=40mm/s时,焊接温度达到333.8℃,焊接强度最高(1.3KN),焊接质量最好;当焊接速度v=10 mm/s时,最高温度达到589.5℃,拉伸强度为0.4KN。当激光功率为40W,焊接速度为100mm/s时,焊接温度达到165.5℃,拉伸强度为0.74KN。焊缝成形的好坏主要与焊接温度有关,可通过选择合适的工艺参数对这些缺陷进行控制。

波纹管焊缝跟踪检测技术

为了提高波纹管焊缝的焊接质量和焊接速度,根据波纹管焊缝的特点,提出了一种实时跟踪检测波纹管焊缝的自动焊接技术.采用红外激光传感器对焊缝中心进行非接触式实时检测,通过1394火线通讯传输焊缝轮廓数据,经焊缝数据点预处理后结合最小二乘法直线拟合原理对焊点坐标进行存储与预测,再向运动控制卡发送数据控制焊枪跟踪焊接.实验结果表明,此焊缝跟踪检测技术稳定可靠,能够有效地提高波纹管的焊接质量和生产效率.

激光焊接等离子体光谱辐射传输模型

了解激光焊接光致等离子体在多个波长下的光谱辐射场三维分布能够帮助研究人员获取等离子体的温度场分布、电子密度分布以及其他一些物理量的三维分布,对于改进激光焊接工艺有着重要的意义。了解等离子体光谱辐射能量传输到探测器靶面这一物理过程是重建激光焊接等离子体光谱辐射场的前提。提出一种基于光学成像的等离子体光谱辐射能量传输模型:基于辐射度量学,研究等离子体光谱辐射发出到被探测器镜头接收这一过程,推导等离子体中某一点被镜头接收到的光谱辐射通量占其向周围空间所发出总光谱辐射通量的比例系数ω1,建立起光谱辐射传递模型;基于光学成像原理,研究光谱辐射由等离子体发出通过镜头到达探测器靶面这一成像过程,推导等离子体中某一点被像素所接收到的光谱辐射通量占其被镜头所接收到的辐射通量的比例系数ω2,建立起光学成像模型。利用比例系数ω1和ω2得到等离子体中某一点被探测器某像素接收到的光谱辐射比例系数ω=ω1ω2,从而建立起等离子体光谱辐射传输模型。通过仿真实验,考察利用所提模型对处在1000~3000℃之间呈对称温度分布与非对称温度分布的激光焊接等离子体的光谱辐射场重建效果。结果表明,对于温度呈对称分布的等离子体在400,500,600和700 nm四个波长下的光谱辐射场,利用该模型进行反演的重建精度分别为5.39%,6.5%,7.25%和6.11%;对于非对称温度分布等离子体的光谱辐射场,进行反演的重建精度分别为9.34%,10.07%,10.68%和9.72%。仿真实验结果表明,利用该模型能够对激光焊接等离子体在400~700 nm之间各波长下的光谱辐射场进行较好的重建。与其他模型对比,该模型具有较好的重建精度,能够满足工业应用领域的需求。