为了研究实际接触条件对塑料激光透射焊接温度场分布的影响, 建立了基于体热源和考虑接触热阻的热传递模型的三维瞬态有限元热分析模型, 采用C语言编写的APDL子程序实现体热源的动态加载, 考虑温度对材料的影响, 使得温度场分布更符合实际状况。采用该模型对PC塑料激光透射焊接过程进行模拟, 分析不同接触热阻和功率下温度场的分布, 并与不考虑接触热阻的体热源模型模拟的结果、试验结果进行对比。结果表明, 考虑接触热阻的体热源模型模拟得到的焊缝分布更符合实际情况, 表明该模型可以较好的表征接触热阻对透射焊接的影响, 并且可以准确的预测焊缝的尺寸。
激光透射焊接 接触热阻 体热源 温度场模拟 laser transmission welding thermal contact resistance volumetric heat source temperature field
基于建立的三维粗糙表面模型、瞬态有限元模型与热接触模型, 研究了激光功率、焊接速率和夹紧力对激光透射焊接聚碳酸酯接触热导率的影响, 并对仿真结果与实验结果进行了对比。研究结果表明, 随着焊接速率的增大, 接触热导率减小, 且减小趋慢; 随着激光功率的增大, 接触热导率增大, 且增大趋慢; 在0~0.25 MPa的夹紧力范围内, 随着激光功率的增大, 接触热导率逐渐增大; 在较高的激光功率和夹紧力以及较低的焊接速率下, 能够得到较大的接触热导率; 所建立的数学模型能较好地预测接触热导率。
激光技术 激光透射焊接 热接触模型 接触热导率 体热源 曲面响应法 中国激光
2017, 44(12): 1202002
