无定形塑料激光透射焊接质量分析.pdf

重叠率接近为零 ，拉伸剪切强度达到峰值 36．1MPa；当线 (3)断口形貌观察 Bd 、 cJj∞Je尘扔 ∞焉c ． 苫、广舄cm 扫描间距大于约 0．1mm时 ，、扫描线之间存在间隙，材料在 由于聚合物对光的反射率较低 ，观察前，先对断 口进 单位面积 内吸收的能量不足，导致材料未能充分熔融扩 行喷金处理。图 5和图 6表明，影响激光塑料焊接性能 的 散 ，因此 ，随着线扫描间距 的继续增加 ，试样 的拉伸剪切 主要因素是材料在单位面积 内吸收的能量 的多少 ．即激光 强度开始降低。 的能量密度 ．因此本试验通过金相显微镜观察了三种不 同 能量密度下的焊缝断 口形貌。如 图7所示 ， (a)为激光 能量密度为 0．5J／mm 时的断 13形貌 ； (b)为激光能量密 度为 0．2J／mm 时 的断 口形貌 ： (c)为激光能最 密度为 0．1J／mm 时的断 口形貌 。 图7 (a)表明，当激光能量密度为0．5Jm／m 时 ，材料 的热输入量大 ，碳化程度高 ，焊缝表面形成 了较多的碳化 颗粒 。使得焊缝的结合力下降，在拉伸剪切力的作用下材 料发生断裂 。断 口处可以看到明显的碳化颗粒。图7 (b) 表 明．当激光能量密度为 0．2J／mm：时 ．材料 的输人量适 中，两种材料充分熔融扩散 ，焊缝焊接强度较高 ，在拉伸 剪切力的作用下，焊缝沿着拉伸力方 向产生了拉丝状的韧 0．O7 0．14 性断 口。图7 (c)表 明，当激光能量密度为0．1Jm／m 时 ， Distance，mm 由于输入量不足 ，导致两种材料未能充分熔融扩散 ，仅靠 图5 线扫描间距与拉伸剪切强度 的关系 分子间作用力结合在一起 ，使得焊缝强度较低 ．在拉伸剪 切力的作用下焊缝断裂 ．断31形貌较为平整。 (2)焊接速度与拉伸剪切强度的关系 实验组 A6一A10反 映了焊接速度与拉伸剪切强度 间的 关 系 ，如 图 6所 示 。结 果表 明 ，当焊 接速 度小 于约 450mm／s时，如果焊接速度较低 ，材料在单位面积 内吸收 的能量较高，导致材料碳化严重 ，并伴随有刺激性气体 的 溢 出，使焊缝 的结合力降低 ，随着焊接速度 的增加 ，材料 碳化程度变小 ，焊缝充分熔融扩散 ，试样 的拉伸剪切强度 升高：在焊接速度达到约 450mm／s时 。拉伸剪切强度达到 峰值 ，从图6可 以看出，此时的强度约为38MPa；当焊接 速度大于450mm／s时 ．随着焊接速度 的继续增加 ，热输入 量减少．材料未能充分熔融扩散，试样的拉伸剪切强度降 低 。 图 7 不 同能量密度下的断 口形貌 5结论