PMMA激光穿透焊接的有限元分析

焦俊科; 白小波; 王新兵

doi:10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.005

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

PMMA激光穿透焊接的有限元分析

焦俊科 , 白小波 , 王新兵

文章导航 > 激光技术 > 2011 > 35(4): 453-456,476

引用本文:

Citation:

PMMA激光穿透焊接的有限元分析

1.
广州中国科学院工业技术研究院工程技术研究院, 广州 511458;
2.
华中科技大学武汉光电国家实验室, 武汉 430074

作者简介: 焦俊科(1981- ),男,博士,现主要从事激光加工成套设备及激光加工工艺的研究.E-mail:jiaojk@gziit.com.

通讯作者: 焦俊科, jiaojk@gziit.com ;

中图分类号: TG456.7

Finite element analysis of PMMA laser transmission welding

1.
Institute of Industry Technology, Guangzhou & Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 511458, China;
2.
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China

Corresponding author: JIAO Jun-ke, jiaojk@gziit.com ;

CLC number: TG456.7

摘要: 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。
- 激光技术 /
- 塑料焊接 /
- 激光穿透焊接 /
- 光纤激光 /
- PMMA塑料
Abstract: In order to investigate the effect of different welding parameters on the welding width and depth,the mathematical and finite element model of plastic transmission welding were proposed,and the welding temperature distribution was calculated by means of ANSYS,and the welding width and depth for different parameters was predicted.The results show that the welding depth increases with increasing of the laser energy absorbed by polymethyl methacrylate (PMMA) in a unit area and unit time,the welding width is affected by the laser diameter and the laser energy absorbed by PMMA in a unit area and unit time,and the welding depth increases firstly and then decreases with the laser diameter increasing.
- laser technique /
- plastic welding /
- laser transmission welding /
- fiber laser /
- PMMA plastic

[1]	SIL VERS H J,Jr,WACHTELL S.Perforation,welding and cutting plastic filma with a continuous CO2laaer[R].Pennsylvania:PA State University,1970:88-97.
[2]	JAMES D,ARTHUR G.Laser transnusaion relding of thennoplastics-part Ⅰ:temperature and pressure modeling[J].Journal of Manufacturing Science and Enginemng,2007,129(10):849-858.
[3]	MAYBOUDI L S A,BIRK M,ZAK G,et al.Laser transmissiom welding of a lap-joint:thermal imagining observations and three-dimensional finite element modeling[J].Journal of Heat Transfer,2007,129(9):1177-1186.
[4]	ELHEM G,GIIJSEPPE C,STEPHANE A,Laser diode transnussion welding of polypropylene:geometrical and microstructure characterization of weld[J].Materials and Design,2009,30(7):2745-2751.
[5]	BAPPA A,DIPTEN M,DIPANKAR B,et al.Prediction of weld srrength and aeam width for laser transmisaion welding of thermoplastic using response surface methodology[J].Optics and Laser Technolo gy,2009,41(8):956-967.
[6]	YUAN H,LAI J J,HE Y G.Experimental study on laser welding of thermoplastics[J].Optics and Optoelectronic Technology,2005,3(1):18-21(in Chinese).
[7]	WANC Y L,CAI Y,WANG J C.Technology oflaser welding plastic[J].Applied Laser,2006,26(2):93-96(in Chinese).
[8]	WANG X,ZHANG H Z,DINC G M.Investigation on influence of additive on welding quality of laaer transmission welding plastics[J].Applied Laser,2007,27(4):314-317(in Chinese).
[9]	LIU H X,ZHANC H Z,JI J Q,et al.Methods and present status of laser welding of plastics[J].Laser Technology,2008,32(2):166170(in Clunese).
[10]	WANG J C,QIN L M,LI J.Technics and microcosmic analysis research of PMMA/ABS thermoplastic laser transmission welding[J].Applied Laser,2008,28(4):287-291(in Chinese).
[11]	WANG X,YANG K,ZHANG H Z.Experiment research on laser transnussion welding of two different thermoplastics[J].Transactions of the China Welding Institution,2009,30(5):97-100(in Chinese).
[12]	SHI WQ,YANG Y Q,HUANG Y L,et al.Simulation of the temperature field in rapid prototyping of selective laser melting[J].Laser Technology,2008,32(4):410-412(in Chinese).

[1]	张茜 , 赵尚弘 , 楚兴春 , 吴卓亮 . 基于体布喇格光栅的光纤激光谱组束研究进展. 激光技术, 2011, 35(6): 765-769. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.06.011
[2]	吴伟辉 , 杨永强 , 王红卫 , 王迪 . 光纤激光直接快速成型3l6L不锈钢精密零件研究. 激光技术, 2009, 33(5): 486-489. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.05.024
[3]	王霄 , 季进清 , 张惠中 , 刘会霞 . 基于全息技术的激光透射塑料焊接研究. 激光技术, 2008, 32(5): 510-512.
[4]	刘会霞 , 张惠中 , 季进清 , 王霄 , 蔡兰 . 激光焊接塑料的方法及发展现状. 激光技术, 2008, 32(2): 166-170.
[5]	杨昆 , 王霄 , 张惠中 , 邢安 , 刘会霞 . 吸收剂对热塑性塑料激光透射焊接质量的影响. 激光技术, 2009, 33(3): 246-248,272.
[6]	储晓猛 , 顾佩兰 , 杨建新 . 高密度聚乙烯塑料激光焊接工艺参量试验研究. 激光技术, 2010, 34(1): 116-119. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.01.033
[7]	朱玉晗 , 贺锋涛 , 彭小龙 . 基于塑料光纤的激光散斑特性研究. 激光技术, 2016, 40(1): 122-125. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.027
[8]	周次明 , 陈留勇 . 单模Er3+/Yb3+共掺双包层光纤上转换效应实验研究. 激光技术, 2008, 32(6): 639-641,662.
[9]	代竟雄 , 钟良 , 龚伟 , 崔开放 . 塑料表面激光选区活化及其电子线路成型. 激光技术, 2018, 42(4): 545-549. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.021
[10]	蒋志伟 , 龚时华 , 王启行 . 双光束激光双路焊接的跟踪控制技术研究. 激光技术, 2013, 37(1): 1-5. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.01.001
[11]	廖健宏 . 激光深穿透焊接的理论模型. 激光技术, 1997, 21(3): 164-166.
[12]	郭亮 , 王方 , 张庆茂 , 邓时累 , 张健 . 激光-MIG复合焊接304不锈钢工艺研究. 激光技术, 2013, 37(6): 781-785. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.06.017
[13]	杨洪亮 , 金湘中 , 修腾飞 , 费鑫江 , 叶颖 . 钢/铝异种金属光纤激光焊接数值模拟. 激光技术, 2016, 40(4): 606-609. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.031
[14]	崔丽 , 张彦超 , 贺定勇 , 李晓延 , 蒋建敏 . 高功率光纤激光焊接的研究进展. 激光技术, 2012, 36(2): 154-159. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.003
[15]	庞盛永 , 陈立亮 , 陈涛 , 殷亚军 , 胡伦骥 , 刘建华 . 激光深熔焊接任意形状小孔的能量密度计算. 激光技术, 2010, 34(5): 614-618. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.011
[16]	唐代明 , 苟淑云 , 王军 . 低合金相变诱发塑性(TRIP)钢激光焊接的研究进展. 激光技术, 2012, 36(2): 145-150,178. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.001
[17]	赵兴海 , 高杨 , 程永生 . 激光点火技术综述. 激光技术, 2007, 31(3): 306-310,313.
[18]	陈根余 , 何江 , 钟沛新 , 程少祥 , 王彬 . 玻璃激光焊接气孔控制研究. 激光技术, 2021, 45(3): 286-291. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.03.003
[19]	胡增荣 , 童国权 , 陈长军 , 郭华锋 , 周亮 , 徐家乐 . 激光纳米表面工程技术. 激光技术, 2014, 38(6): 764-770. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.009
[20]	马美娟 , 张运海 , 满宝元 . KrF准分子激光刻蚀PMMA研究. 激光技术, 2011, 35(5): 708-711. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.035

点击查看大图

计量

文章访问数: 4083
HTML全文浏览量: 652
PDF下载量: 876
被引次数: 0

PMMA激光穿透焊接的有限元分析

通讯作者: 焦俊科, jiaojk@gziit.com;

作者简介: 焦俊科(1981- ),男,博士,现主要从事激光加工成套设备及激光加工工艺的研究.E-mail:jiaojk@gziit.com

1. 广州中国科学院工业技术研究院工程技术研究院, 广州 511458;
2. 华中科技大学武汉光电国家实验室, 武汉 430074

收稿日期: 2010-10-15
录用日期: 2010-10-25
网络出版日期: 2011-07-25

关键词:

摘要: 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。