ABS和PP混合激光透射焊接温度场分析

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PP焊接实验报告

内。
材料
PP 改性 PP
颜色
白色黑色
表 1 PP 的主要特性参数
软化温度
熔点
热分解温度
℃
℃
℃
150
170
360
密度 g/cm3
0.9
热导率 W/（m·K）
0.19
2、实验设备
实验过程中用到的设备主要包括：输出功率为 0~4kW 的 IPG 光纤激光器（型号 YLR-4000）（包括水冷机、光纤传导光路、冷却水路等辅助设施）、Precitek YW50 激光焊接头、数控行走机构、带压板工作台。
a
b
a
b
c
1 mm
c
200μm
200μm
图 7 PP 焊缝横截面金相照片(100×)
（激光功率 40W、焊接速度 0.6m/min、光斑直径 4mm）
200μm
在第 7~9 组实验中，焊缝中均有气孔出现，这是由于能量输入过大，焊缝中心温度超过
PP 热分解温度，材料发生了降解。典型气孔金相照片如图 8 所示，黑色部分为 PP 完全降解形成的孔洞，部分降解的区域呈银白色。
（a）激光功率 40W、焊接速度 0.6 m/min、光斑直径 4mm
（b）激光功率 50W、焊接速度 0.6 m/min、光斑直径 4mm 图 11 PP 焊缝断面形貌
从断面图可以看出，当焊缝被拉断时，白色 PP 板上仍残留有部分黑色 PP，而黑色 PP
板上也残留有白色 PP，这说明两种材料在焊接时充分熔合，并形成了分子间的结合，而不是简单的粘连。另外，在焊缝中心位置出现了少量的烧蚀痕迹，这是因为实验中采用了透光率更高的 PP 板，因此在同样的焊接热输入条件下焊缝获得的能量更大，超过 PP 热分解温度后出现碳化，这也直接影响了焊缝质量，降低了焊缝强度。

PP塑料激光透射焊接剪切强度测试方法研究

PP塑料激光透射焊接剪切强度测试方法研究张新;张靖安【摘要】提出一种新的激光焊接接头剪切强度测试方法：即将现有的两块板材、一条焊缝的试样制备方法，改变为四块板材、四条焊缝的试样制备方法。

选取透明聚丙烯（PP）和不透明PP板条试样进行了验证性试验，按照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，对测量结果和数据进行和分析证明：双搭的焊接剪切强度测试方法因为没有附加力矩的作用，不会改变焊接面受力状态，因此在拉伸剪切过程中没有角度偏转，而单搭的测试方法存在附加力矩带来的角度偏转；在相同能量密度区间，测试得到的双搭剪切断裂强度值高于单搭焊接的试样的值。

这是因为单搭焊接焊缝的断裂的是不同步的，而双搭焊接断裂是同步的。

%An improved tensile shear strength testing method for plastic of laser transmission welding(LTW)is pro-posed.The single-lap weld with two sheets and one seam is changed into double-lap weld with four symmetrical sheets and four seams.Transparent Polypropylene (PP)and the opaque Polypropylene (PP)are jointed together by two methods,single-lap joint and double-lap joint.The tensile shear strength of the resultant samples is examined respec-tively.The comparative testing results show that,there is no deflection distortion in the weld seam of double-lap spec-imen without additional bending moments,while there is certain deflection distortion angle in single-lap joint,due to the additional bending moments in the tensile shearing test process.The test value of shearing strength of double-lap joint specimen is generally higher than single-lap joint in the same energy density range,because the single-lap joint seam fractures inthe un-synchronous way,while the double-lap joint seam fractures in the synchronous way.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P619-623)【关键词】激光透射焊接;聚丙烯;塑料焊接强度;双搭焊接;焊接剪切强度【作者】张新;张靖安【作者单位】吉林省激光研究所，吉林长春 130020;吉林省激光研究所，吉林长春 130020【正文语种】中文【中图分类】TN2491 引言塑料激光焊接最早可以追溯到20世纪60年代［1］，具有非接触式焊接无粉尘等污染物产生，没有对模具的磨损，焊接区域光学性能良好，加工精度高等优点［2］。

用于激光焊接的热塑性塑料的光学特性模拟

用于激光焊接的热塑性塑料的光学特性研究——散射率、吸收率、透射率、反射率宗钰指导老师王传洋关键词：激光焊接散射吸收透射反射光学性质摘要：是否掌握塑料红外波长的光学性质对于激光焊接过程来说举足轻重。

这项研究，通过分光光度计的积分球探究了聚丙烯（PP）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）等塑料的散射率、吸收率、透射率、反射率等光学性质；估算了厚度、表面粗糙度以及填充剂含量对热塑性塑料光学性质的影响。

研究成果归功于对实验过程本身的理解和实际操作的成功。

引言用红外与激光焊接塑料材料已经发展了很多年，但是直到最近，随着激光和激光二极管价格的降低以及对焊接件质量的更高要求，这种焊接技术才得以普及。

激光焊接较传统的塑料焊接方法而言表现出了巨大的潜在优势：产生较少的焊接光，高弹性，无飞边，同时可达到高强度焊缝，避免与焊接工具直接接触，焊接速度快，焊接残余应力相对较低，不会产生划痕，容易实现自动化。

图1.解释了激光焊接的原理。

激光焊接必须建立在有红外透射焊件和吸收焊件的基础上。

两焊件由夹具固定，激光束通过透明焊件时，由于染色剂、添加剂、填充剂和晶体结构的影响，一些能量被吸收，一些被散射，导致焊件的发热、热膨胀和热传递；剩余的能量在进入吸收焊件后，由于吸光染色剂（通常为碳黑）的作用，以较高的速率被吸收，导致吸收焊件边缘的接触面受热（熔化），膨胀，然后热量耗散。

理想情况下，两焊件之间紧密接触，从而发生热传递。

而在实际焊接时，由于夹具压力或焊件的热膨胀，焊件会发生接触。

当透射焊件或吸收焊件材料熔化导致焊接面熔融时，分子就会扩散。

最后随着冷却完成，零件就焊在一起了。

激光焊接的一个关键点在于，在熔融阶段，接合处的热塑性塑料必须保证充足而且连续的热量。

因此，理解热塑性塑料的光学性质对于建模和优化激光焊接有着至关重要的作用。

然而，对于厚度、表面粗糙度、填料含量对热塑性塑料光学性质的影响的已有研究却相对较少。

这项研究目的在于体现PP、PC、PA6的散射、吸收、透射、反射特性，以调查厚度、表面粗糙度、填料含量的影响。

PPOABS共混改性的研究

PPO/ABS共混改性研究摘要本文主要通过将具有良好的刚性、硬度和加工流动性，而且具有高韧性特点的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）加入到聚苯醚基体中，用熔融共混的方法将它们有机的结合在一起。

纯的PPO熔体粘度大，流动性差，但加入ABS后情况有了明显改善，结果表明，虽然加入ABS后共聚物的拉伸强度明显下降，但是弯曲强度和冲击强度皆有一定的提升，耐热性也大大增加。

控制好PPO中ABS的含量，则可以调配出一种最佳的组合来提升聚合物的性能。

关键词：PPO ABS 共混改性Study on the modified blends of PPO/ABSAbstractIn this paper, by good rigidity, hardness and processing mobility, but also has high toughness characteristics of acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer (ABS) is added to the poly phenylene oxide matrix by melt blending combination. Pure PPO melt viscosity and poor mobility, but to join the ABS has been significantly improved, results show that, although joined ABS copolymer tensile strength decreased, but the flexural strength and impact strength there is a definite upgrade. The heat resistance also increased significantly. Control the ABS content in the PPO, you can deploy the best combination to enhance the performance of the polymer.Key Words: PPO; ABS; blended modification1.前言 (1)1.1共混改性 (1)1.2聚苯醚 (3)1.2.1聚苯醚的简介 (3)1.2.2聚苯醚的性能 (3)1.2.3聚苯醚的加工性 (4)1.2.4聚苯醚的改性 (4)1.3丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） (7)1.3.1概述 (7)1.3.2 ABS的具体性能 (8)1.3.3 ABS产品用途 (8)1.3.4 ABS的加工方法 (9)1.3.5 ABS的市场现状及发展趋势 (9)1.4本论文的设计思想和主要研究内容 (10)2.实验部分 (11)2.1主要原料 (11)2.2主要设备 (11)2.3原料配比 (12)2.4实验流程 (12)2.5样品混合和干燥 (13)2.6试样挤出造粒 (13)2.7注塑机拉伸﹑冲击样条的制备 (13)2.8试样的拉伸、弯曲强度的测定 (14)2.9试样的冲击强度的测定 (14)2.10试样的TGA测定 (15)2.11试样维卡软化点测定 (15)2.12试样热变形温度测定 (15)3.实验结果与讨论 (16)3.1拉伸强度 (16)3.2弯曲强度 (17)3.3冲击强度 (19)3.4维卡软化点 (20)3.5热变形温度 (21)3.6 TGA (22)4.结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)1.1共混改性当今合成聚合物已经成为工、农业生产和人民生活不可缺少的一类重要材料。

热塑性塑料PP激光透射焊接技术研究

II
华中科技大学硕士学位论文
microstructure observation showed that the two kinds of PP material crosslinked at the interface and new chemical bond was formed. Good weld joints generally showed a higher shear tensile strength, while the strength of weld joints would be greatly reduced as a result of stress concentrations when decomposition, erosion and cavity appeared in the weld. Maintaining a certain clamping force was a prerequisite to achieve plastic laser welding. No clamping force or relatively small clamping force was liable to occur unbinding, lack of weld or uneven weld. Clearweld absorbent could be used to weld two pieces of transparent PP, but the strength of all joints generally was not very high. Key words: Thermoplastic, Laser transmission welding, Line energy, Clamping force,

ABSPP共混物的制备及其性能研究

ABS/PP共混物的制备及其性能研究丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚丙烯(PP)都是使用十分广泛的热塑性通用材料。

ABS综合性能较好,具有抗冲击性高,电学性能优良,易加工、涂装、着色等优点,但其耐化学腐蚀性不好,容易吸湿,必须充分干燥才能使用。

而PP有密度小,几乎不吸水,耐溶剂性良好,相对价格低等优点。

本文将ABS 与PP进行共混,从而使共混物具备两种材料的的优点,既改善ABS的吸水性和耐溶剂性,又保证其力学性能良好。

采用β射线预辐照和悬浮水相接枝合成了聚丙烯接枝聚苯乙烯(PP-g-PS)。

将PP-g-PS与ABS、PP按不同比例熔融共混,获得ABS/PP/PP-g-PS(ABS/PP比例80/20和70/30体系)共混物。

分别对ABS/PP二元共混与ABS/PP/PP-g-PS三元共混体系进行吸水性、耐溶剂性、形态形貌、热学、力学和流变性能测定和表征。

DSC结果表明,熔融温度随PP-g-PS增多而升高,ABS和PP的相容性有了很大的改善;脆断面与冲击断面SEM图片更加证明了相容性的改善;ABS/PP/PP-g-PS吸水率较ABS的降低了40%以上,下降十分显著;ABS/PP/PP-g-PS样条在丙酮中浸泡30 min后表面几乎没有变化,耐溶剂拉伸强度显著增强,耐溶剂性能得到了显著的改善;ABS/PP/PP-g-PS 拉伸、弯曲和冲击强度均在PP-g-PS添加量增多时不断增大。

以F作为抗静电剂,采用反应挤出技术获得PP-g-F和ABS-g-F接枝物,加入到ABS/PP/PP-g-PS中制成抗静电体系,研究体系的表面电阻、力学和流变性能。

SEM图片表明抗静电剂小分子均匀地分散在ABS/PP/PP-g-PS中,F不断增多时,ABS/PP/PP-g-PS表面电阻下降了3~4个数量级并逐渐趋于稳定,拉伸强度有所下降。

流变结果说明,ABS/PP/PP-g-PS和ABS有相似的流变行为,加工性能得到改善。

PMMA_ABS热塑性塑料激光透射焊接机理和工艺的研究

上海交通大学硕士学位论文PMMA/ABS热塑性塑料激光透射焊接机理和工艺的研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：***200802010.376] J/mm2，一般也认为是焊牢，但由于焊接功率大于最优焊接功率，造成少量ABS的热分解，裂解产物又有少部分燃烧，因此形成小的黑色空洞，所以焊接强度下降；当ED>0.376 J/mm2，因激光功率过高，造成ABS大量的热分解，焊缝里形成很多连接在一起的黑色空洞，造成焊缝未焊牢，焊接强度明显下降。

由于研究与确定焊接工艺参数需要通过大量的实验，耗费大量的人力和物力，文本尝试使用ANSYS有限元分析软件进行焊接温度场的模拟，以此确定有效的焊接能量参数。

本文在焊缝宽Φ=3mm，焊接速度v=30mm/s，焊接功率P=20W、28W和35W时，分别进行温度场的模拟，得到的结果与真实的实验结果吻合良好。

关键词：激光透射焊接，热塑性塑料，能量密度，有限元数值模拟，温度场IIMECHANISM AND TECHNICS RESEARCH OFPMMA/ABS THERMOPLASTICLASER TRANSMISSION WELDINGABSTRACTMore and more people are highlighting laser transmission welding of thermoplastic because of so many advantages, such as excellent welding quality, easy to control, available for micro-welding (seam less than 500μm) and so on. Especially thermoplastic in automobile industry, laser transmission welding is the first choice in this field. However, there are few domestic studies on this research subject, which results huge gap between domestic and foreign on theory and industrialization. Therefore, research on laser transmission welding of thermoplastic has a significant meaning.First of all, the paper study the mechanism of plastic laser transmission welding and reach a conclusion: not only the light matter interaction must take into consideration, but also the thermal behavior of polymer (such as glass temperature, viscosity, heat conductivity, heat expansion), becauseIIIthese behaviors are quite different from metal. It is proved that overlap weld is the preferred geometry.Then, experimental scheme is plotted, including choosing laser equipment, welding materials, welding method and designing new fixture which is special for laser transmission welding. And destroying tensile strength and metallographic microscopy are conducted for experimental samples in order to investigate the influence of welding factors on welding quality. As a result, PMMA/ABS laser transmission welding, in the condition of clamping, can use the Energy Density (ED) to determine the welding quality quantificationlly. When seam width is 5mm and feed rate is 5mm/s, if ED is equal to 0.364 J/mm2, the welding intensity is the highest and the welding quality is the best. If ED is less than 0.364 J/mm2, there is no weld, just an adhesion in the interface of PMMA and ABS. If ED is between 0.368 J/mm2and 0.376 J/mm2, it is commonly thought to weld, but because the ED is higher than the optimal ED, the absorbing material ABS is decomposed. And the decomposition is combustible, causing the black cavities and the welding intensity down. If ED is above 0.376 J/mm2, the absorbing material ABS is decomposed largely, therefore, the black cavities can connect together and the welding intensity is obviously down. All the above causeIVbad weld.At last, the paper attempt to use the ANSYS software to simulate the welding temperature field, in order to reduce the cost of the manpower and material resources because of the large numbers of experiments. Respectively we simulate the temperature field of the laser power 20W, 28W and 35W at the same time the seam width 3mm and the feed rate 30mm/s. And the results of the simulation can match the real experiments.KEYWORDS: laser transmission welding, thermoplastic, energy density, FEM numerical simulation, temperature fieldV上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

透光白色聚丙烯激光透射焊接工艺研究

透光白色聚丙烯激光透射焊接工艺研究透光白色聚丙烯激光透射焊接技术是借助激光束产生的热量使塑料接触面熔化，进而将热塑性片材、薄膜或模塑零部件粘结在一起的技术。

它最早出现在20世纪70年代，但是由于费用昂贵，无法和更早的塑料粘接技术相竞争，如振动焊接技术、热板焊接技术。

但是从20世纪90年代中期开始，由于透光白色聚丙烯激光透射焊接技术所需要的设备费用下降，该技术才渐渐受到人们的广泛欢迎。

标签：透光白色聚丙烯；激光透射焊接；工艺一、透光白色聚丙烯激光透射焊接技术当被粘接的塑料零部件是非常精密的材料（如电子元件）或要求无菌环境（如医疗器械和食品包装）时，透光白色聚丙烯激光透射焊接技术就能派上很大用场。

透光白色聚丙烯激光透射焊接技术速度快，特别适用于汽车塑料零部件的流水线加工。

另外对于那些很难使用其它焊接方法粘接的复杂的几何体，可以考虑使用透光白色聚丙烯激光透射焊接技术。

二、优势透光白色聚丙烯激光透射焊接应用于塑料部件熔接的优点包括：焊接精密、牢固和密封不透气和不漏水，焊接过程中树脂降解少、产生的碎屑少，制品的表面能够在焊缝周围严密地连接在一起。

透光白色聚丙烯激光透射焊接没有残渣的优点，使它更适用于国家食品药品监督管理局管制的医药制品及电子传感器等。

易于控制，可焊接尺寸小或外形结构复杂的工件。

由于激光便于计算机软件控制，而且光纤激光器输出可灵活地达到零件各个细微部位，采用透光白色聚丙烯激光透射焊接能够焊接其它焊接方法不易达到的区域，焊接具有复杂外形、甚至是三维几何形状的制品。

与其他熔接方法比较，透光白色聚丙烯激光透射焊接大幅减少制品的振动应力和热应力。

这意味着制品或者装置内部组件的老化速度更慢，可应用于易损坏的制品。

能够焊接许多种类不同的材料。

例如，能将透过近红外激光的聚碳酸脂，玻纤增强的黑色聚对苯二甲酸丁二脂连接在一起，而其它的焊接方法根本不可能将两种在结构、软化点和增强材料等方面如此不同的聚合物连接起来。

最新毕业论文：ABSPP复合材料的性能研究

毕业设计（论文）ABS/PP复合材料的性能研究学生姓名：王运雷系别：材料工程系专业：材料科学与工程学号：20060330518班级：T633－5指导教师：杨旭宇摘要聚丙烯有许多优异的性能，但也有明显的缺陷，如低温脆性大、热变形温度低、收缩率大、后壁制品易产生缺陷等，目前增韧改性是热点。

本实验拟采用ABS增韧PP，采用熔融共混的方法制备标准试样并完成相关性能测试。

结果表明，由于ABS与PP相容性差，ABS的加入降低了PP的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等。

当采用的聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）作为相容剂时,扫描电镜表明二者相容性良好，力学性能数据也表明其相容性较好。

关键词：增韧改性，熔融共混，相容性，PP-g-MAHABSTRACTThere are many excellent properties of polypropylene, But also has the obvious flaw，Such as brittle, low heat distortion temperature, low shrinkage after big, easy to produce such products of wall, Currently toughening is hot. This experiment to adopt ABS toughening PP, Using the method of molten blending standard sample preparation and complete the relevant tests.Results s how that, Due to poor compatibility and PP ABS, ABS join reduced PP of tensile strength, bending strength, impact strength, etc. When using polypropylene grafted with maleic anhydride (PP) as g-MAH compatibilizer, Scanning electron microscopy showed both good compatibility, Mechanics performance data shows that good compatibility.Keywords：Toughening modification, Molten blending, compatibility，PP-g-MAH目录第1章绪论 (2)1.1课题背景及意义 (2)1.2ABS与PP的文献综述 (2)1.2.1聚丙烯概述 (2)1.2.2ABS概述 (5)1.2.3PP与ABS的相关数据： (7)1.3本课题及相关领域的国内外现状及发展 (7)1.3.1ABS/PP共混体系的发展现状 (7)1.3.2ABS/PP聚合物共混的热力学基础 (8)1.3.3剪切对ABS/PP共混形态变化的影响 (8)1.3.4ABS/PP共混的力学性能和微观形态 (8)1.3.5相容剂对ABS/PP共混物的影响 (9)1.3.6ABS/PP反应性共混 (9)1.3.7ABS/PP共混物的流变性能 (10)1.4主要研究内容、实验方案及可行性分析 (10)1.4.1研究内容 (10)1.4.2实验方案及可行性分析 (10)第2章实验部分 (11)2.1实验所用材料 (11)2.2实验所用设备 (12)2.3实验方法及步骤 (12)2.3.1ABS/PP共混开炼 (12)2.3.2ABS/PP热压制样 (13)2.3.3ABS/PP冷压成型 (13)2.3.4手工取样 (13)2.3.5实验指标的检测 (13)第3章实验结果及分析 (14)3.1拉伸、弯曲、冲击等实验结果及分析 (14)3.1.1ABS/PP共混物 (14)3.1.2ABS/PP/PP-G-MAH共混 (15)3.2熔体流动实验结果及分析 (16)3.3扫描电镜观察结果及分析 (17)3.4维卡软化点实验结果及分析 (18)第4章结论 (19)致谢 (20)第1章绪论1.1 课题背景及意义聚丙烯有许多优异的性能，如电绝缘性和耐化学腐蚀性优良、力学性能和耐热性在通用热塑性塑料中最高、耐疲劳性好、价格在所有树脂中最低、原料来源丰富，生产工艺简单，而且其加工性能也很优良。

透明PP塑料激光焊接工艺研究

透明PP塑料激光焊接工艺研究
章建胜;金姣;王海峰
【期刊名称】《塑料工业》
【年(卷),期】2022(50)3
【摘要】透明聚丙烯(PP)塑料对激光透过率较高,无法对激光能量进行吸收,采用在下层PP塑料上涂敷吸收剂的方法,实现激光焊接。

对激光塑料焊接工艺参数进行正交实验,当吸收剂厚度为54μm,激光功率50 W,焊接速度为100 mm/s,光斑直径为1 mm时,此时焊缝剪切强度达到最大的35 MPa,为最佳工艺参数。

进一步对焊缝截面进行切片分析,结果表明,当下层PP塑料吸收足够多的激光能量后,会使得焊缝熔池进一步扩展,焊缝深度和宽度增加,有利于提高焊缝剪切强度。

【总页数】5页(P165-169)
【作者】章建胜;金姣;王海峰
【作者单位】嘉兴职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG456.7
【相关文献】
1.大族激光推出新型透明塑料激光焊接系统
2.德研究人员开发出透明塑料激光焊接技术
3.德研究人员开发出透明塑料激光焊接技术
4.双透明PMMA塑料激光表面预处理及焊接工艺
5.PC/PMMA异种透明塑料激光透射焊接工艺
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基于体热源的激光透射焊接PA66温度场模拟

基于体热源的激光透射焊接PA66温度场模拟孟冬冬;伍彦伟;范彩连;蔡野【摘要】The majority of temperature field models of laser transmission welding in China are established based on surface heat source without the influence of carbon black in consideration .A 3D transient finite element model based on volumetric heat source is presented using APDL language of ANSYS to simulate the temperature field of laser transmission welding PA66.The simulated results are compared with that of surface heat source model and experi -mental results respectively .The results indicate that the simulated shape of heat affect zone ( HAZ) under volumetric heat source agrees very well with the experimental observation , and the dimensions of HAZ predicted by simulation also maintains relatively high accuracy .It is evident that volumetric heat source has obvious advantages over surface heat source in temperature filed simulation and can be used to characterize the influence of carbon black very well .%目前国内激光透射焊接温度场模拟大多采用面热源, 无法考虑炭黑含量的影响. 为此, 文中使用Ansys的APDL语言构建了基于体热源的三维瞬态有限元模型, 采用该模型对PA66的激光透射焊接温度场进行了模拟, 并将模拟结果与面热源下的模拟结果、实验结果分别进行对比. 结果发现, 由体热源模型模拟得到的焊缝热影响区形貌与实际热影响区形貌较为接近, 模型预测的热影响区尺寸也与实测值保持着较高的吻合度, 表明体热源能较好地表征炭黑含量对焊接结果的影响, 并在温度场模拟方面明显优于面热源.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2016(029)001【总页数】5页(P17-21)【关键词】激光透射焊接;温度场;体热源【作者】孟冬冬;伍彦伟;范彩连;蔡野【作者单位】江苏大学机械工程学院,江苏镇江 212013;江苏大学机械工程学院,江苏镇江 212013;江苏大学机械工程学院,江苏镇江 212013;江苏大学机械工程学院,江苏镇江 212013【正文语种】中文【中图分类】TN249Abstract The majority of temperature field models of laser transmission welding in China are established based on surface heat source without the influence of carbon black in consideration.A 3D transient finite element model based on volumetric heat source is presented using APDL language of ANSYS to simulate the temperature field of laser transmission welding PA66.The simulated results are compared with that of surface heat source model and experimental results respectively.The results indicate that the simulated shape of heat affect zone (HAZ) under volumetric heat source agrees very well with the experimental observation,and the dimensions of HAZ predicted by simulation also maintains relatively high accuracy.It is evident that volumetric heat source has obvious advantages over surfaceheat source in temperature filed simulation and can be used to characterize the influence of carbon black very well.Keywords laser transmission welding;temperature field;volumetric heat source激光透射焊接是一种新型塑料焊接方式,具有热影响区小、外观质量好、焊缝精密、牢固、密封性好,振动应力和热应力小等优点,在微电子制造、生物医学植入体、汽车、包装等领域得到越来越广泛的应用[1-2]。

高分子材料塑料的激光焊接工艺及性能

第２８卷第５期焊接学报ｖ０１．２８Ｎｏ．５２００７年５月ＴＲＡＮＳＡＣⅡＯＮＳＯＦＴＨＥＣＨＩＮＡⅥ，ＥＬＤＩＮＧＩＮｓｒＩＴｒ【Ｉｒｎ０ＮＭａｙ２００７高分子材料塑料的激光焊接工艺及性能谢龙，刘黎明（大连理工大学三束材料改性国家重点实验室，辽宁大连１１６０２４）摘要：在激光焊接塑料理论的基础上，采用ＹＡＧ激光器焊接聚丙烯（ＰＰ）塑料薄板，研究了激光焊接热塑性塑料的可行性。

从焊缝的外部形貌可以看出激光焊接可以得到接近于母材色度的焊缝。

对焊缝进行液氮脆断，断口喷银处理后，运用扫描电镜观测断口形貌，发现断口没有飞边和夹渣，焊接接头良好。

对焊接试样进行了力学拉伸试验。

结果表明，运用激光焊接聚丙烯板，接头的力学性能接近母材强度。

证实了激光焊接是一种可行的、更佳的塑料焊接方法。

关键词：焊接；激光；塑料；断口形貌；力学性能中图分类号：醐．７文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—３似（２００７）０５一０９ｒ７—０４讨死Ｏ序言高分子材料也称聚合物材料，它是以高分子化合物，即聚合物为基体的材料…。

高分子材料是材料领域的新秀。

目前高分子材料在尖端技术，国防建设和国民经济各个领域得到广泛的应用心Ｊ。

而塑料是目前高分子材料中最重要的一部分。

与传统塑料焊接技术，如超声波焊接和振动焊接技术相比，激光焊接技术具有以下优点：能形成精密、牢固和密封（不透气和不漏水）的焊缝，而且树脂降解少，产生的碎屑少，由于激光的非接触特性，不产生污染；激光焊接比采用其它连接方式所产生的振动应力和热应力小，意味着制品或者装置的内部组件的老化速度更慢。

国内外研究塑料焊接的领域中，对于激光焊接塑料的研究还很少，特别是国内对于激光焊接塑料技术仍属空白。

目前国内对激光焊接塑料的技术仅有综述方面的文章，对于试验方面仅有关于用小功率ｃｏ’激光器焊接有机玻璃的文章ｂ】。

国外研究激光焊接塑料，着重在提高下板对激光的吸收率。

英国焊接研究所（Ｔ研）针对下板的吸收率的问题，研究生产出一种名为ｃｌｅａｒｗｅｌｄ的物质ＨＪ，可以有效提高下板的吸收率，形成优良的焊缝。

PP 和ABS

ABS塑料-名称化学名称丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名称Acrylonitrile Butadiene StyreneABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。

ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。

ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。

ABS的氧指数为18～20，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的肉桂味。

ABS的热变形温度为93℃~118℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。

ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40℃~100℃的温度范围内使用PP塑料：比重:0.9-0.91克/立方厘米成型收缩率:1.0-2.5%成型温度：160-220℃干燥条件：物料性能密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆,不耐磨易老化. 适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件成型性能1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解.2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形.3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低方向方向性明显.低温高压时尤其明显,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,留痕,90度以上易发生翘曲变形4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中.特定条件下容易分解常见制品：盆、桶、家具、薄膜、编织袋、瓶盖、汽车保险杠等。

聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。

PP粒料为本色、圆柱状颗粒，颗粒光洁，粒子的尺寸在任意方向上为2mm～5mm，无臭无毒，无机械杂质。

本品以高纯度丙烯为主要原料，乙烯为共聚单体，采用高活性催化剂在62℃～80℃及低于4.0MPa的压力下经气相反应生产聚丙烯粉料，再经干燥、混炼、挤压、造粒、筛分、均化成聚丙烯颗粒。

密度为0.90 g/cm3～0.91g/cm3，是通用塑料中最轻的一种。