塑料激光焊接技术
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作者王传洋
出版社科学出版社
ISBN9787030761170
出版时间2023-09
装帧平装
开本其他
定价108元
货号1203084595
上书时间2024-09-05
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目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 塑料激光焊接技术的应用 1
1.2 塑料激光焊接技术发展现状及趋势 3
1.2.1 塑料激光焊接技术发展现状 3
1.2.2 塑料激光焊接技术发展趋势 6
1.3 塑料激光焊接技术分类 7
1.3.1 轮廓焊接 7
1.3.2 同步焊接 8
1.3.3 准同步焊接 9
1.3.4 掩膜焊接 9
1.3.5 放射状焊接 9
1.3.6 球形焊接 10
1.3.7 衍射焊接 11
1.3.8 辐射焊接 11
1.3.9 复合光焊接 11
1.4 激光透射焊接原理及关键参数 12
1.4.1 焊接原理 12
1.4.2 关键参数 14
第2章 激光透射焊接装备及系统 15
2.1 激光的物理特性 15
2.1.1 激光产生的基本原理 15
2.1.2 激光技术的特点 15
2.1.3 激光光束的特性 16
2.2 激光器种类 16
2.2.1 Nd:YAG激光器 17
2.2.2 半导体激光器 18
2.2.3 光纤激光器 19
2.2.4 CO2激光器 20
2.3 塑料激光焊接装备及系统组成 21
2.3.1 塑料激光焊接装备发展现状 21
2.3.2 塑料激光焊接系统的组成 25
2.3.3 典型塑料激光焊接装备 28
第3章 塑料的物理性质及可焊性 32
3.1 塑料的分类 32
3.1.1 根据应用领域分类 32
3.1.2 根据受热性质分类 38
3.1.3 根据凝聚态结构分类 39
3.1.4 根据透光性分类 39
3.2 塑料的物理性能及表征 40
3.2.1 密度 40
3.2.2 光学性质 40
3.2.3 力学性能 42
3.2.4 热性能 44
3.2.5 流动能力 49
3.3 塑料与激光的相互作用 51
3.3.1 面加热 51
3.3.2 体加热 52
3.3.3 激光作用下材料的物态变化 53
3.4 塑料的可焊性分析及常用添加剂 57
3.4.1 塑料的可焊性分析 57
3.4.2 添加剂的种类 59
3.4.3 添加剂的加入方式 65
3.5 塑料与塑料焊接的应用实例 66
3.5.1 添加炭黑焊接PMMA 66
3.5.2 添加玻璃纤维和炭黑焊接PBT 68
3.5.3 添加金属颗粒焊接PC和PASF 70
3.6 塑料与其他材料焊接及应用实例 77
3.6.1 塑料与金属焊接 77
3.6.2 塑料与陶瓷/玻璃焊接 80
3.6.3 塑料与木材焊接 83
第4章 焊接工艺参数对焊接性能的影响 85
4.1 激光功率对焊接性能的影响 85
4.1.1 影响机理分析 85
4.1.2 对力学性能的影响 86
4.1.3 对焊缝宏观形貌的影响 88
4.1.4 对焊缝微观形貌的影响 90
4.1.5 对残余应力的影响 92
4.2 扫描速度对焊接性能的影响 95
4.2.1 影响机理分析 95
4.2.2 对力学性能的影响 96
4.2.3 对焊缝宏观形貌的影响 98
4.2.4 对焊缝微观形貌的影响 99
4.2.5 对残余应力的影响 101
4.3 光束整形对焊接性能的影响 102
4.3.1 影响机理分析 102
4.3.2 对力学性能的影响 103
4.3.3 对焊缝宏观形貌的影响 103
4.3.4 对焊缝微观形貌的影响 104
4.4 夹紧力对焊接性能的影响 105
4.4.1 影响机理分析 105
4.4.2 对力学性能的影响 105
4.5 选择很优工艺参数的试验 106
4.5.1 响应曲面法 106
4.5.2 基于CCD的响应曲面试验 108
4.5.3 基于Box-Behnken设计的响应曲面试验 115
第5章 样品厚度和表面质量对焊接性能的影响 123
5.1 样品厚度对焊接性能的影响 123
5.1.1 样本厚度对激光透过率的影响 123
5.1.2 样品厚度对激光散射率的影响 124
5.1.3 样品厚度对焊接件质量的影响 125
5.2 表面粗糙度对激光吸收和传热的影响 127
5.2.1 表面粗糙度对焊接过程中热量吸收的影响 127
5.2.2 表面粗糙度对焊接过程中热量传递的影响 128
5.2.3 表面粗糙度的表征 130
5.2.4 表面粗糙度对焊接断面的影响 132
5.2.5 表面粗糙度对焊接质量的影响 133
第6章 焊接过程模拟仿真及监控技术 135
6.1 焊接过程模拟仿真概述 135
6.1.1 研究重点及解决方案 135
6.1.2 控制方程 136
6.1.3 边界条件 137
6.1.4 数值计算流程 138
6.2 焊接过程中的温度场仿真 139
6.2.1 热源模型 139
6.2.2 以铜膜为吸收剂焊接PC过程中的温度场仿真 141
6.2.3 以炭黑为吸收剂焊接PMMA过程中的温度场仿真 146
6.2.4 以金属粉末为吸收剂焊接塑料过程中的温度场仿真 154
6.2.5 考虑接触热阻的热量传递机制 165
6.2.6 PA66和5182铝合金焊接过程中的温度场仿真 169
6.3 热降解行为分析 178
6.3.1 PMMA热学性能与热稳定性 178
6.3.2 PMMA热降解动力学 184
6.3.3 工艺参数与热降解行为的函数关系 191
6.4 热流耦合分析 193
6.4.1 焊接熔池流体流动规律与基本假设 193
6.4.2 以炭黑为吸收剂的焊接流场分布 195
6.4.3 以锌粉为吸收剂的焊接流场分布 195
6.4.4 以铜膜为吸收剂的焊接流场分布 196
6.5 热力耦合分析 197
6.5.1 热弹性力学 197
6.5.2 热黏弹性本构方程 198
6.5.3 热应力变化规律 200
6.5.4 残余应力分布规律 201
6.5.5 焊接工艺参数对残余应力的影响 202
6.6 焊接过程的监控 206
6.6.1 红外热成像 206
6.6.2 高温计 207
6.6.3 光学相干层析成像 207
6.6.4 可见光成像 208
6.6.5 红外成像 209
6.6.6 光谱分析 209
参考文献 211
内容摘要
随着绿色环保理念在全球工业生产中的贯彻以及精益制造技术的迅猛发展，塑料作为一种性能优异的可再生非金属材料，被日益广泛地应用在汽车、航空、通信、电力、微机电系统、包装和医疗等领域的零部件设计、制造上，传统的金属部件越来越多地被拥有同样性能的塑料部件替代。但由于注塑与挤出等塑料成型技术的，一些大尺寸、结构复杂及不相容材料的零部件无法一次成型，需要通过塑料连接才能实现。因此，塑料连接技术逐渐成为材料成型制造领域的研究热点。本书针对不同塑料的特性、不同激光工艺参数及不同的表面质量等导致的焊接熔池和性能的多变性和不可控性等问题，围绕光-热-流-扩散-力之间的相互作用，系统阐述塑料激光透射焊接方法；并进一步明晰激光对熔池的调控和工艺参数对焊接接头性能的影响机理，揭示激光透射焊接温度场-流场-扩散-应力场耦合作用机制，可望向读者阐述束缚该工艺走向应用的关键方法和机理问题，进一步清晰热塑性塑料激光焊接理论方法体系。
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