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摘 要：该文主要通过正交试验方法，对HDPE的激光投射焊接工艺参数对焊接质量所造成的影响进行研究。通过对焊接的样品进行拉伸测试和切片试验，对各种焊接因素给焊缝的宽度和剪切的强度所造成的影响进行分析，进而保证焊接的质量。
关键词：HDPE 激光 塑料焊接 工艺 焊缝
中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-01
1 激光渗透焊接技术的优点
激光透射焊接技术的主要优点有：第一，生成的焊缝密封、牢固而且精密；第二，控制方便，能进行自动化操作，适用性强；第三，除了焊接区域会受到热的影响之外，不会损坏焊接件的其余部分；第四，可以实现对多种材料的焊接；第五，焊接头看不见，外形美观，焊接的速度和质量都比较高；第六，制品的振动应力和热应力在很大程度上得到了降低；第七，焊接时不用接触，不会产生污染。
2 激光渗透焊接技术适用的主要领域
正是由于激光透射焊接技术有如此多的优点，适合的领域也非常广泛，主要使用的领域有：第一，可以用于医疗器械中，实现对某些特殊作用的医用塑料机械产品的焊接；第二，可以用于纺织品的焊接中；第三，可以用于实现电子器件产品封装的焊接；第四，可以用于汽车零部件的焊接等等。
3 激光透射焊接技术的原理
该种焊接技术也被成为近红外透射焊接，它的主要原理是红外激光束经过透镜和反射镜或者是光路系统，把激光器产生的能力聚集在需要焊接的地方。要保证两个需要焊接的焊接件中有一个对激光束是透明的，另外一个是非透明的，也就是一个能对激光辐射的能量进行吸收，而另外一个当激光束穿透它时不能损失能量。辐射穿过透明的焊接件，非透明的焊接件在接触面上对激光辐射的能量进行吸收，进而形成热作用区域，在该区域内由于热作用会将塑料融化掉，也就完成了焊接。
4 有关实验情况
在实验中，根据实验的需要采用了一台激光仪器，一共对六个影响因素进行了实验，这些因素分别是焊后的保压时间、激光器的频率、夹具的夹紧力、焊接速度、光斑直径以及激光器的功率。使用正交法来进行试验。
5 分析试验结果
5.1 焊接因素对剪切强度的影响
根据实验的结果，可以将各个因素的影响确定出来，按照从小到大的顺序，这六个因素的影响顺序分别为夹具的夹紧力、激光器的频率、光斑直径、焊后的保压时间、激光器的功率、焊接速度。因此在HDPE实验中对各个因素应该进行合理的选择。然后依据正交试验分析结果和拉伸测试的结果，将最合理的焊接参数确定出来。结果由拉伸测试结果和正交试验分析结果获得的最合理的焊接参数和相似，其中产生差异的是光斑直径，但是这个因素对焊接没有太大的影响。这样可以将最合理的焊接参数确定出来。当激光的功率为75 W时，图1为焊接速度对拉伸强度所产生的影响，焊接速度为1 mm/s时，拉伸强度受到激光功率密度的影响如图2所示，结果在图中都有显示，不作分析。
图1 激光的功率为75 W时焊接速度对拉伸强度所产生的影响
图2 焊接速度为l mm/s时激光功率密度对拉伸强度的影响
当功率密度比较高时，在HDPE焊接样品的表面会有黑色的焊缝出现，造成这种现象的是因为激光功率的密度太大，高出了熔化材料需要的最大能量，导致材料被碳化了，因此有黑色的焊缝在焊接的表面出现。想要避免这种现象的发生，可以通过增大光斑的直径或者是降低激光的功率。在HDPE样品的拉伸测试中也有拉伸断裂的问题出现，导致这种问题是因为焊缝不均匀产生集中应力，所以在拉伸测试时有断裂出现。
5.2 焊接因素对焊接宽度的影响
从实验的结果可以得知，按照从小到大的顺序，各个因素度焊接宽度的影响为，激光器的频率、焊接速度、夹具的夹紧力、光斑直径、焊后保压时间、激光器的功率。当焊后保压时间在35 s时，焊接的宽度受到激光功率大小的影响如图3所示。
图3 焊后保压时间在35 s时焊接的宽度受到激光功率大小的影响
从图3中可以看出，当激光功率不断增大时，焊接的宽度呈现出了先增大后减小的趋势，在最后趋于稳定。出现这种现象的主要原因是一开始当激光功率不断增大时，焊接处受到的热作用区域也随着增大，无疑焊缝就会增大，而激光功率增大到一定程度时，材料就会发生分解，导致焊接的宽度变小。
6 结语
经过分析可以得知各个焊接因素对焊接强度都有一定的影响，但影响也都是不一样的，按照从大到小的顺序为：焊接速度、激光器的功率、冷却时间、光斑直径、激光器的频率、夹具的夹紧力。其中如果激光功率较高的话，在焊接样品的表面会有黑色的焊缝出现，可以通过将光斑的直径增大或者是将激光的功率降低来避免出现这种现象；激光频率器和焊接的速度这两个因素是相互制约和影响的，如果选择合适的激光功率，并保持较慢的速度而频率较高时形成的焊接良好；夹具的夹紧力这个因素影响是最小的，可以根据经验和需要进行选择；光斑的直径和焊缝的宽度之间是成正比的。想要保证焊接的直来那个，就必须弄清楚各个因素对焊接的影响，进而确定出合理的焊接参数。进而更好地为各个行业提供更为优质的服务。
参考文献
[1] 储晓猛，顾佩兰，杨建新.高密度聚乙烯塑料激光焊接工艺参量试验研究[J].激光技术，2010（1）.
[2] 汪岩峰，刘南生，林浩亮，等.基于结构光投影的焊接熔池图像获取与处理[J].焊接学报，2008（10）.
关键词：HDPE 激光 塑料焊接 工艺 焊缝
中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-01
1 激光渗透焊接技术的优点
激光透射焊接技术的主要优点有：第一，生成的焊缝密封、牢固而且精密；第二，控制方便，能进行自动化操作，适用性强；第三，除了焊接区域会受到热的影响之外，不会损坏焊接件的其余部分；第四，可以实现对多种材料的焊接；第五，焊接头看不见，外形美观，焊接的速度和质量都比较高；第六，制品的振动应力和热应力在很大程度上得到了降低；第七，焊接时不用接触，不会产生污染。
2 激光渗透焊接技术适用的主要领域
正是由于激光透射焊接技术有如此多的优点，适合的领域也非常广泛，主要使用的领域有：第一，可以用于医疗器械中，实现对某些特殊作用的医用塑料机械产品的焊接；第二，可以用于纺织品的焊接中；第三，可以用于实现电子器件产品封装的焊接；第四，可以用于汽车零部件的焊接等等。
3 激光透射焊接技术的原理
该种焊接技术也被成为近红外透射焊接，它的主要原理是红外激光束经过透镜和反射镜或者是光路系统，把激光器产生的能力聚集在需要焊接的地方。要保证两个需要焊接的焊接件中有一个对激光束是透明的，另外一个是非透明的，也就是一个能对激光辐射的能量进行吸收，而另外一个当激光束穿透它时不能损失能量。辐射穿过透明的焊接件，非透明的焊接件在接触面上对激光辐射的能量进行吸收，进而形成热作用区域，在该区域内由于热作用会将塑料融化掉，也就完成了焊接。
4 有关实验情况
在实验中，根据实验的需要采用了一台激光仪器，一共对六个影响因素进行了实验，这些因素分别是焊后的保压时间、激光器的频率、夹具的夹紧力、焊接速度、光斑直径以及激光器的功率。使用正交法来进行试验。
5 分析试验结果
5.1 焊接因素对剪切强度的影响
根据实验的结果，可以将各个因素的影响确定出来，按照从小到大的顺序，这六个因素的影响顺序分别为夹具的夹紧力、激光器的频率、光斑直径、焊后的保压时间、激光器的功率、焊接速度。因此在HDPE实验中对各个因素应该进行合理的选择。然后依据正交试验分析结果和拉伸测试的结果，将最合理的焊接参数确定出来。结果由拉伸测试结果和正交试验分析结果获得的最合理的焊接参数和相似，其中产生差异的是光斑直径，但是这个因素对焊接没有太大的影响。这样可以将最合理的焊接参数确定出来。当激光的功率为75 W时，图1为焊接速度对拉伸强度所产生的影响，焊接速度为1 mm/s时，拉伸强度受到激光功率密度的影响如图2所示，结果在图中都有显示，不作分析。
图1 激光的功率为75 W时焊接速度对拉伸强度所产生的影响
图2 焊接速度为l mm/s时激光功率密度对拉伸强度的影响
当功率密度比较高时，在HDPE焊接样品的表面会有黑色的焊缝出现，造成这种现象的是因为激光功率的密度太大，高出了熔化材料需要的最大能量，导致材料被碳化了，因此有黑色的焊缝在焊接的表面出现。想要避免这种现象的发生，可以通过增大光斑的直径或者是降低激光的功率。在HDPE样品的拉伸测试中也有拉伸断裂的问题出现，导致这种问题是因为焊缝不均匀产生集中应力，所以在拉伸测试时有断裂出现。
5.2 焊接因素对焊接宽度的影响
从实验的结果可以得知，按照从小到大的顺序，各个因素度焊接宽度的影响为，激光器的频率、焊接速度、夹具的夹紧力、光斑直径、焊后保压时间、激光器的功率。当焊后保压时间在35 s时，焊接的宽度受到激光功率大小的影响如图3所示。
图3 焊后保压时间在35 s时焊接的宽度受到激光功率大小的影响
从图3中可以看出，当激光功率不断增大时，焊接的宽度呈现出了先增大后减小的趋势，在最后趋于稳定。出现这种现象的主要原因是一开始当激光功率不断增大时，焊接处受到的热作用区域也随着增大，无疑焊缝就会增大，而激光功率增大到一定程度时，材料就会发生分解，导致焊接的宽度变小。
6 结语
经过分析可以得知各个焊接因素对焊接强度都有一定的影响，但影响也都是不一样的，按照从大到小的顺序为：焊接速度、激光器的功率、冷却时间、光斑直径、激光器的频率、夹具的夹紧力。其中如果激光功率较高的话，在焊接样品的表面会有黑色的焊缝出现，可以通过将光斑的直径增大或者是将激光的功率降低来避免出现这种现象；激光频率器和焊接的速度这两个因素是相互制约和影响的，如果选择合适的激光功率，并保持较慢的速度而频率较高时形成的焊接良好；夹具的夹紧力这个因素影响是最小的，可以根据经验和需要进行选择；光斑的直径和焊缝的宽度之间是成正比的。想要保证焊接的直来那个，就必须弄清楚各个因素对焊接的影响，进而确定出合理的焊接参数。进而更好地为各个行业提供更为优质的服务。
参考文献
[1] 储晓猛，顾佩兰，杨建新.高密度聚乙烯塑料激光焊接工艺参量试验研究[J].激光技术，2010（1）.
[2] 汪岩峰，刘南生，林浩亮，等.基于结构光投影的焊接熔池图像获取与处理[J].焊接学报，2008（10）.