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激光透射焊接聚碳酸酯的有限元分析

Sekou Singare,  陈盛贵,  钟欢欢

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Sekou Singare, 陈盛贵, 钟欢欢. 激光透射焊接聚碳酸酯的有限元分析[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(2): 206005-0206005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206005
引用本文: Sekou Singare, 陈盛贵, 钟欢欢. 激光透射焊接聚碳酸酯的有限元分析[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(2): 206005-0206005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206005
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Sekou Singare, Chen Shenggui, Zhong Huanhuan. Finite element analysis of laser transmission welding of polycabonate[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(2): 206005-0206005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206005
Citation: Sekou Singare, Chen Shenggui, Zhong Huanhuan. Finite element analysis of laser transmission welding of polycabonate[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(2): 206005-0206005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0206005
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激光透射焊接聚碳酸酯的有限元分析

doi: 10.3788/IRLA201645.0206005
  • 1.

    东莞理工学院机械工程学院,广东 东莞 523808;

  • 2.

    华南理工大学 机械与汽车工程学院,广东 广州 510640

基金项目: 

国家自然科学基金(51445008);广东省产学研结合项目(2012B091000012,2013B090500130);东莞市高等院校科研机构科技计划(2012108101001)

详细信息
    作者简介:

    Sekou Singare(1971-),男,副教授,博士,主要从事激光焊接技术与快速成型制造方面的研究。Email:sekou2d@yahoo.com

    通讯作者: 陈盛贵(1984-),男,工程师,硕士,主要从事激光加工及3D打印方面的研究。Email:272731339@qq.com

  • 中图分类号: TG456.7

Finite element analysis of laser transmission welding of polycabonate

  • 1.

    School of Mechanical Engineering,Dongguan University of Technology,Dongguan 523808,China;

  • 2.

    School of Mechanical &Automotive Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China

More Information
    Author Bio:

    Sekou Singare(1971-),男,副教授,博士,主要从事激光焊接技术与快速成型制造方面的研究。Email:sekou2d@yahoo.com

  • 摘要: 为了研究激光透射焊接塑料过程中温度分布对焊接显微结构和强度的影响,采用ABAQUS软件,建立了使用激光透射焊接技术焊接聚碳酸酯(PC)的三维有限元热分析模型,通过子程序DFLUX和FORTRAN语言编程实现超高斯型热源的动态加载,有限元分析得到激光透射连接过程中温度场的分布。结果表明:当激光功率P=40 W,焊接速度v=40 mm/s时,焊接温度达到333.8℃,焊接强度最高(1.3 kN),焊接质量最好;当焊接速度v=10 mm/s时,最高温度达到589.5℃,拉伸强度为0.4 kN。当激光功率为40 W,焊接速度为100 mm/s时,焊接温度达到165.5℃,拉伸强度为0.74 kN。焊缝成形的好坏主要与焊接温度有关,可通过选择合适的工艺参数对这些缺陷进行控制。
    Abstract: A three-dimensional finite element analysis thermal model for laser transmission welding technique of polycarbonate(PC) was developed. Power distribution of moving heat source was implemented into DFLUX subroutine, written in FORTRAN programming language to simulate the temperature distribution during the laser transmission welding process. The effect of process parameters on the weld strength and weld width was analyzed. Data gained by numerical simulation was compared to data obtained by laser transmission welding experiments, and good agreement was found between the two trends. It was observed that for a particular value of the laser power, good bonding between two thermoplastic materials is a function of laser scanning speed. Too high speed will not produce any significant increase in temperature at the two material interfaces to have a good chemical bonding. On the other hand, too slow speed will cause excessive increase in temperature resulting in burnout condition for polycarbonate. For the ranges of parameters investigated in the current study, it was observed that for a laser heat flux of 40 W, good bonding occurs for a laser scanning of 40 mm/s. This shows that the finite element analysis can be used for optimization of process parameters.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-06-20
  • 修回日期:  2015-07-13
  • 刊出日期:  2016-02-25

激光透射焊接聚碳酸酯的有限元分析

doi: 10.3788/IRLA201645.0206005
  • 1. 东莞理工学院机械工程学院,广东 东莞 523808;
  • 2. 华南理工大学 机械与汽车工程学院,广东 广州 510640
    • 作者简介:

    Sekou Singare(1971-),男,副教授,博士,主要从事激光焊接技术与快速成型制造方面的研究。Email:sekou2d@yahoo.com

    通讯作者: 陈盛贵(1984-),男,工程师,硕士,主要从事激光加工及3D打印方面的研究。Email:272731339@qq.com
  • 收稿日期: 2015-06-20
  • 修回日期: 2015-07-13
  • 刊出日期: 2016-02-25
基金项目:

国家自然科学基金(51445008);广东省产学研结合项目(2012B091000012,2013B090500130);东莞市高等院校科研机构科技计划(2012108101001)

  • 中图分类号: TG456.7

摘要: 为了研究激光透射焊接塑料过程中温度分布对焊接显微结构和强度的影响,采用ABAQUS软件,建立了使用激光透射焊接技术焊接聚碳酸酯(PC)的三维有限元热分析模型,通过子程序DFLUX和FORTRAN语言编程实现超高斯型热源的动态加载,有限元分析得到激光透射连接过程中温度场的分布。结果表明:当激光功率P=40 W,焊接速度v=40 mm/s时,焊接温度达到333.8℃,焊接强度最高(1.3 kN),焊接质量最好;当焊接速度v=10 mm/s时,最高温度达到589.5℃,拉伸强度为0.4 kN。当激光功率为40 W,焊接速度为100 mm/s时,焊接温度达到165.5℃,拉伸强度为0.74 kN。焊缝成形的好坏主要与焊接温度有关,可通过选择合适的工艺参数对这些缺陷进行控制。

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