基于有限元法的聚碳酸酯激光焊接性能研究

钟欢欢; SINGARE Sekou; 陈盛贵

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.02.014

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基于有限元法的聚碳酸酯激光焊接性能研究

钟欢欢 , SINGARE Sekou , 陈盛贵

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引用本文:

Citation:

基于有限元法的聚碳酸酯激光焊接性能研究

1.
华南理工大学机械与汽车工程学院, 广州 510640;
2.
东莞理工学院机械工程学院, 东莞 523808

作者简介: 钟欢欢(1989-),男,硕士研究生,主要从事激光焊接技术与快速成型制造方面的研究。.

通讯作者: SINGARE Sekou, singarese@gmail.com ;

基金项目:
国家自然科学基金资助项目(51445008);广东省产学研结合项目资助项目(2012B091000012);东莞市高等院校科研机构科技计划资助项目(2011108101002;2012108101001)
中图分类号: TG456.7

Research of laser welding property of polycarbonate based on finite element method

1.
School of Mechanical & Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China;
2.
School of Mechanical Engineering, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China

Corresponding author: SINGARE Sekou, singarese@gmail.com ;

CLC number: TG456.7

摘要: 为了揭示焊接参量对焊接质量的影响机理,优化焊接工艺参量,利用超景深显微镜和拉伸试验机对不同功率、焊接速率和材料厚度参量下的焊接强度进行了观察和测试。采用ABAQUS建立3维轴对称物理模型,对焊接过程中的温度分布进行了有限元模拟,并通过正交试验获得了各参量对焊接质量的影响规律。结果表明,激光功率是影响焊接强度的首要因素,其次是焊接速率,材料厚度影响最小;焊接过程中焊接温度越高,焊缝的宽度越大,可能导致熔池材料分解,焊缝中的气泡增多,影响焊接强度。
- 激光技术 /
- 激光焊接 /
- 有限元分析 /
- 温度场 /
- 焊接强度
Abstract: In order to study the mechanism of the welding parameters on the welding quality and optimize the welding parameters, optical microscopy and tensile testing machine were applied to observe and test the welding strength under different laser power, welding speed, material thickness. A 3-D physical model with axial symmetry was implemented to simulate the temperature field based on software ABAQUS and the effect of parameters on welding quality was obtained from orthogonal test. The results suggest that most important factor is laser power, followed by welding speed and material thickness. Meanwhile, higher temperature may cause bubbles to increase and affect welding strength.
- laser technique /
- laser welding /
- finite element analysis /
- temperature field /
- welding strength

[1]	DULEY W W, MUELLER R E. CO2 laser welding of polymers [J]. Polymer Engineering and Science,1992,32(9):582-585.
[2]	POTENTE H, KORTE J, BECKER F. Laser transmission welding of thermoplastics: analysis of the heating phase [J].Journal of Reinforced Plastics and Composites, 1999, 18(10):914-920.
[3]	BECK W A, HUANG M, KETTERL J,et al. IR laser welding of thin polymer filmsas a fabrication method for polymer MEMS[J].Proceedings of the SPIE, 2003, 5067:167-178.
[4]	CHEN M L, ZAK G, BARES P J. Effect of carbon black on light transmission in laser welding of thermoplastics [J].Journal of Materials Processing Technology,2011,211(1):43-47.
[5]	HABERSTROH E, LUTZELER R. Influence of carbon black pigmentation on the laser beam welding of plastic micro parts [J]. Journal of Polymer Engineering,2001,21(2/3):119-130.
[6]	CHEN M L. Gap bridging in laser transmission welding of thermoplastics [D].Kingston,Canada: Queen's University, 2009:127-133.
[7]	ACHERJEE B, KUAR A S, MITRA S, et al. Modeling of laser transmission contour welding process using FEA and DoE [J]. Optic & Laser Technology, 2012, 44(5):1281-1289.
[8]	WU D J,WANG Zh H,MA G Y, et al. Analysis of fluid flow and heat transfer in weld pool during pulsed laser welding hastelloy C-276 alloy [J].Optics and Precision Engineering,2012,20(3):534-539 (in Chinese) .
[9]	WANG X, YANG K, ZHANG H Zh, et al. Experiment research on laser transmission welding of two different thermoplastics [J].Transactions of the China Welding Institution,2009,30(5):97-100(in Chinese).
[10]	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).
[11]	WANG J Ch, 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).
[12]	WANG Y L, CUI Y, WANG J Ch, et al. Technology of laser welding plastic [J].Applied Laser,2006,26(2):93-96(in Chinese).

[1]	王强 , 焦俊科 , 王飞亚 , 张文武 , 盛立远 . CFRP与不锈钢激光焊接的有限元分析. 激光技术, 2016, 40(6): 853-859. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.06.017
[2]	胡增荣 , 周建忠 , 郭华锋 , 杜建钧 . 应用ABAQUS模拟激光焊接温度场. 激光技术, 2007, 31(3): 326-329.
[3]	王文斌 , 郭子如 , 张阳 , 陈世雄 . 激光辐照下金属/炸药结构温度场的数值模拟. 激光技术, 2014, 38(5): 684-687. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.05.023
[4]	朱海红 , 唐霞辉 , 朱国富 . 激光焊接金刚石锯片焊缝强度的研究. 激光技术, 1998, 22(5): 273-276.
[5]	申来娣 , 陈菊芳 , 李兴成 , 李仁兴 . 激光冲击AM50镁合金残余应力场的有限元分析. 激光技术, 2012, 36(1): 45-49. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.01.013
[6]	陈子伦 , 马厉克 , 姜宗福 , 曹涧秋 . LD端面抽运激光介质热效应的有限元分析. 激光技术, 2005, 29(5): 543-545.
[7]	朱广志 , 陈培锋 , 邹雪芬 , 朱长虹 . 侧面泵浦激光器热透镜效应的有限元分析. 激光技术, 2004, 28(2): 208-210,217.
[8]	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
[9]	曹豆豆 , 王开圣 , 杨雁南 . 环状激光作用于薄管产生温度场的有限元模拟. 激光技术, 2010, 34(6): 753-756. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.010
[10]	梅丽芳 , 秦建红 , 严东兵 . 活性激光焊接304不锈钢温度场的数值与试验研究. 激光技术, 2020, 44(4): 492-496. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.04.016
[11]	雷震 , 张立文 , 张晓玲 , 孟庆端 . 高斯激光辐照焦平面探测器温度场分析与仿真. 激光技术, 2016, 40(4): 516-520. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.013
[12]	冯爱新 , 程昌 , 殷苏民 , 周建忠 , 唐翠屏 . 激光划痕法膜基界面的温度场及应力场分析. 激光技术, 2008, 32(5): 527-530.
[13]	卢长亮 , 胡芳友 , 黄旭仁 , 易德先 , 胡滨 , 崔爱永 . 脉冲激光辐照金属板温度场应力场数值分析. 激光技术, 2012, 36(6): 754-758. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.011
[14]	权秀敏 , 丁林 , 魏兴 . 激光熔覆Ni基合金温度场的数值分析. 激光技术, 2013, 37(4): 547-550. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.04.029
[15]	沈显峰 , 王洋 , 姚进 , 汪法根 , 杨家林 . 直接金属选区激光烧结热应力场有限元模拟. 激光技术, 2005, 29(4): 343-346.
[16]	杨建坤 , 曹丁象 , 郑万国 , 贺少勃 , 袁晓东 , 於海武 , 韩伟 . 热容模式下片状激光介质瞬态温度及热应力分析. 激光技术, 2007, 31(2): 196-199.
[17]	张晓红 , 张旭东 , 陈武柱 , 雷华东 . 脉冲CO2激光焊接30CrMnSiA气孔控制及机理分析. 激光技术, 2007, 31(4): 419-422.
[18]	陈根余 , 陈建明 , 梅丽芳 , 王祖建 . 汽车白车身激光焊接生产线单元设计及分析. 激光技术, 2011, 35(1): 7-10. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.01.003
[19]	张建宇 , 高立新 , 崔玲丽 , 吴迪平 , 杨久霞 , 王会刚 . 激光强化温度场的理论解析与实验论证. 激光技术, 2006, 30(1): 56-59.
[20]	李贝贝 , 李小将 . 激光输能光电池温度场数值模拟. 激光技术, 2017, 41(4): 537-544. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.04.016

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基于有限元法的聚碳酸酯激光焊接性能研究

通讯作者: SINGARE Sekou, singarese@gmail.com;

作者简介: 钟欢欢(1989-),男,硕士研究生,主要从事激光焊接技术与快速成型制造方面的研究。

1. 华南理工大学机械与汽车工程学院, 广州 510640;
2. 东莞理工学院机械工程学院, 东莞 523808

收稿日期: 2014-03-24
录用日期: 2014-05-22
网络出版日期: 2015-03-25

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51445008);广东省产学研结合项目资助项目(2012B091000012);东莞市高等院校科研机构科技计划资助项目(2011108101002;2012108101001)

关键词:

摘要: 为了揭示焊接参量对焊接质量的影响机理,优化焊接工艺参量,利用超景深显微镜和拉伸试验机对不同功率、焊接速率和材料厚度参量下的焊接强度进行了观察和测试。采用ABAQUS建立3维轴对称物理模型,对焊接过程中的温度分布进行了有限元模拟,并通过正交试验获得了各参量对焊接质量的影响规律。结果表明,激光功率是影响焊接强度的首要因素,其次是焊接速率,材料厚度影响最小;焊接过程中焊接温度越高,焊缝的宽度越大,可能导致熔池材料分解,焊缝中的气泡增多,影响焊接强度。