激光透射焊接纖維增強(qiáng)尼龍的實驗研究與數(shù)值模擬.pdf

1、隨著塑料材料的發(fā)展和產(chǎn)品輕量化設(shè)計的需求，纖維增強(qiáng)尼龍(FRPA)作為尼龍材料中極其重要的一個系列，在電氣、建筑、宇航、汽車、電動工具等領(lǐng)域中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。而從制造加工方面來看，F(xiàn)RPA型材或構(gòu)件的連接成為一個亟需解決的問題。目前，在眾多塑料連接方法中，激光透射焊接是一種經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的塑料焊接新技術(shù)，已經(jīng)成為當(dāng)前國際前沿與研究熱點(diǎn)。
　　 因此，本文采用激光透射焊接技術(shù)對FRPA的連接進(jìn)行了系統(tǒng)的實驗與數(shù)值模擬研究

2、。
　　 首先，以激光與塑料之間相互作用的相關(guān)理論為依據(jù)，選擇玻纖增強(qiáng)尼龍66(PA66GF)與碳纖增強(qiáng)尼龍66(PA66CF)進(jìn)行了激光透射焊接實驗，對焊縫區(qū)域橫截面形貌進(jìn)行了觀測，分析了激光對FRPA的熱作用影響;為后續(xù)的研究奠定堅實的理論基礎(chǔ)。
　　 其次，基于中心復(fù)合設(shè)計法(CCD)和響應(yīng)曲面法(RSM)的實驗統(tǒng)計設(shè)計方法，采用掃描振鏡激光器系統(tǒng)對激光透射焊接PA66GF與PA66CF進(jìn)行了系統(tǒng)的實驗，并對焊接強(qiáng)

3、度和焊縫寬度進(jìn)行了測量。通過實驗數(shù)據(jù)處理，得到了焊接過程工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響曲線;建立了工藝參數(shù)與焊接強(qiáng)度和焊縫寬度的關(guān)系模型，清晰地反映了工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量影響的內(nèi)在規(guī)律;并利用以上模型對工藝參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值優(yōu)化，有效地提高了焊接質(zhì)量與效率。
　　 此外，采用YAG脈沖激光器系統(tǒng)對激光透射焊接材料性質(zhì)差異巨大的纖維增強(qiáng)尼龍材料(PA66GF)與金屬材料(AISI304)進(jìn)行了實驗研究，得到了強(qiáng)度較高、焊縫質(zhì)量較好的連接;同樣

4、通過實驗的統(tǒng)計設(shè)計方法，得到了焊接工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響曲線，建立了工藝參數(shù)與焊接強(qiáng)度和焊縫寬度之間的關(guān)系模型，并采用數(shù)值優(yōu)化的方法，對工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，以提高焊接質(zhì)量與效率。
　　 最后，利用ANSYS軟件建立了激光透射焊接三維熱傳導(dǎo)模型，獲得了焊接過程中的溫度場分布;通過與實驗結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了溫度場模型的準(zhǔn)確性和可靠性;根據(jù)模擬結(jié)果，分析了激光透射焊接過程中溫度場的分布與變化規(guī)律，可以為實際實驗與工業(yè)應(yīng)用提供有效的指