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高分子材料与金属激光微焊接实验与仿真分析

陈玉娇 郭钟宁 连海山

引用本文:
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高分子材料与金属激光微焊接实验与仿真分析

    作者简介: 陈玉娇(1987-),女,硕士研究生,研究领域为先进制造技术和激光加工技术。.
    通讯作者: 郭钟宁, znguo@gdut.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金资助项目(51175091)

  • 中图分类号: TG456.7

Finite element simulation and experimental study about laser micro-joining between biopolymer and metal

    Corresponding author: GUO Zhong-ning, znguo@gdut.edu.cn ;
  • CLC number: TG456.7

  • 摘要: 为了更好地理解高分子材料与金属材料的激光微焊接机理,利用软件ANSYS建立高斯热源模型,对生物高分子材料聚对苯二甲酸乙二酯(PET)与医用金属材料纯钛的激光微焊接温度场进行了动态模拟;利用红外热像仪测定焊接过程瞬态最高温度变化,用超景深数字显微镜测量实际焊接中焊缝宽度,其测量结果与仿真结果基本吻合;最后对温度场仿真结果进行了分析。结果表明,移动热源前方的等温线分布密集且温度梯度大,后方的等温线稀疏且温度梯度小;在垂直于焊缝中心不同位置的节点都存在着快速升温及相对缓慢的降温过程,同时,节点越靠近焊缝中心,温度变化越剧烈,所能达到的最高温度就越大。该结果证明了所建立的移动高斯面热源模型在激光微焊接PET/Ti温度场模拟中的适用性。
  • [1]

    ZHOU Y. Microjoing and nanojoining[M].Beijing: China Machine Press, 2010: 2-6(in Chinese).
    [2]

    FARAZILA Y, MIYASHITA Y, HUA W, et al.YAG laser spot welding of pet and metallic materials[J]. Laser Micro/Nanoengineering, 2011,6(1): 69-74.
    [3]

    AUDRONIS M, HINDER S J.A comparison of reactive plasma pre-treatments on PET substrates by Cu and Ti pulsed-DC and HIPIMS discharges[J]. Thin Solid Films, 2011,520(5): 1564-1570.
    [4]

    WU Y D, GUO A H.The development and research status of biomedical Ti alloys[J]. Development and Application of Materials, 2010, 25(2):81-85 (in Chinese).
    [5]

    GOWER H L, PIETERS R G M.Pulse laser welding of metal-polymer sandwich materials using pulse shaping[J].Laser Applications, 2006,18(1):35-41.
    [6]

    WANG X P. Laser transmission joint between PET and titanium for biomedical application[J]. Materials Processing Technology, 2010, 210(13):1761-1771.
    [7]

    WANG X, SONG X, JIANG M, et al. Modeling and optimization of laser transmission joining process between PET and 316L stainless steel using response surface methodology[J].Optics and Laser Technology,2012, 44(3): 656-663.
    [8]

    TILLMANN W, ELREFAEY A, WOJARSKI L. Toward process optimization in laser welding of metal to polymer[J]. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 2010, 41(10):879-883.
    [9]

    WAHBA M, KAWAHITO Y, KATAYAMA S. Laser direct joining of AZ91D thixomolded Mg alloy and amorphous polyethylene terephthalate[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2011, 211(6): 1166-1174.
    [10]

    LU Y, ZHANG J. Modeling and simulation of laser welding for aluminum alloy[J]. Hot Working Technology, 2012, 41(1):130-133 (in Chinese).
    [11]

    CAO D D, WANG K Sh, YANG Y N. Finite element simulation of temperature field ofthin tubes irradiated by ring lasers[J]. Laser Technology, 2010, 34(6): 753-756 (in Chinese).
    [12]

    QI L J, ZHU X, ZHU Ch H. Numerical simulation and experiment research of laserdamage of porcelain insulator surface[J]. Laser Technology, 2011, 35(6):844-849 (in Chinese).
    [13]

    HU M Y, SHI J W. Effect of aluminum alloy surface absorptivity on weld shape[J].Hot Working Technology, 2009, 38(21): 150-151(in Chinese).
    [14]

    WU Ch S. Welding thermal process and molten pool form[M].Beijing: China Machine Press, 2007: 56-68 (in Chinese).
    [15]

    CHEN Y B. Modern laser welding technology[M]. Beijing: China Science and Technology Press, 2005: 35-39 (in Chinese).
  • [1] 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
    [2] 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
    [3] 谢林圯吴腾龚美美马孝铭师文庆黄江谢玉萍何宽芳 . 单道激光熔覆温度场仿真及实验研究. 激光技术, 2022, 46(2): 226-232. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.02.013
    [4] 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
    [5] 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.
    [6] 孙浩徐建明张宏超杨欢陆健 . 连续激光辐照三结GaAs太阳电池温度场仿真. 激光技术, 2018, 42(2): 239-244. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.02.019
    [7] 陈永庆张陈涛张建寰 . 激光化学气相沉积石墨烯的基底温度场仿真. 激光技术, 2015, 39(5): 648-653. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.05.013
    [8] 底才翔孙艳军王菲陈燨丁伟 . 激光切割碳纤维复合材料的温度场仿真. 激光技术, 2020, 44(5): 628-632. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.05.017
    [9] 李祥友祁小敬曾晓雁 . 激光微细熔覆温度场模型的构建与应用. 激光技术, 2005, 29(6): 561-564.
    [10] 张帆牛燕雄刘宁梁振江刘帅 . 激光辐照CCD温度场与热应力场的研究. 激光技术, 2017, 41(3): 433-437. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.03.025
    [11] 钟欢欢SINGARE Sekou陈盛贵 . 基于有限元法的聚碳酸酯激光焊接性能研究. 激光技术, 2015, 39(2): 209-214. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.02.014
    [12] 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.
    [13] 张同俊李臻熙李克平李星国 . 激光烧结Al2O3/Ti系FGM的温度场与热应力场. 激光技术, 1999, 23(1): 57-61.
    [14] 杨富黄伟张彬楚晓亮刘志国蔡邦维 . CO2激光辐照下光学薄膜的温度场与热畸变. 激光技术, 2004, 28(3): 255-258.
    [15] 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
    [16] 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
    [17] 王亚晨孙文磊黄勇王鑫龙黄海博 . 基于温度场评估的激光熔覆顺序决策方法研究. 激光技术, 2018, 42(5): 605-610. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.05.005
    [18] 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.
    [19] 师文庆杨永强黄延禄程大伟 . 选区激光熔化快速成型过程温度场数值模拟. 激光技术, 2008, 32(4): 410-412.
    [20] 裴旭吴建华 . 金属材料脉冲激光辐照瞬态温度场数值模拟研究. 激光技术, 2012, 36(6): 828-831. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.029
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-18
  • 录用日期:  2013-04-28
  • 刊出日期:  2013-11-25

高分子材料与金属激光微焊接实验与仿真分析

    通讯作者: 郭钟宁, znguo@gdut.edu.cn
    作者简介: 陈玉娇(1987-),女,硕士研究生,研究领域为先进制造技术和激光加工技术。
  • 1. 广东工业大学 机电工程学院, 广州 510006
基金项目:  国家自然科学基金资助项目(51175091)

摘要: 为了更好地理解高分子材料与金属材料的激光微焊接机理,利用软件ANSYS建立高斯热源模型,对生物高分子材料聚对苯二甲酸乙二酯(PET)与医用金属材料纯钛的激光微焊接温度场进行了动态模拟;利用红外热像仪测定焊接过程瞬态最高温度变化,用超景深数字显微镜测量实际焊接中焊缝宽度,其测量结果与仿真结果基本吻合;最后对温度场仿真结果进行了分析。结果表明,移动热源前方的等温线分布密集且温度梯度大,后方的等温线稀疏且温度梯度小;在垂直于焊缝中心不同位置的节点都存在着快速升温及相对缓慢的降温过程,同时,节点越靠近焊缝中心,温度变化越剧烈,所能达到的最高温度就越大。该结果证明了所建立的移动高斯面热源模型在激光微焊接PET/Ti温度场模拟中的适用性。

English Abstract

参考文献 (15)

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