留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

PMMA激光辐照融化形貌和组织特征分析

谭文胜,  周建忠,  黄舒,  盛杰,  徐家乐

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2016 >  45(12): 1206002-1206002(5)
谭文胜, 周建忠, 黄舒, 盛杰, 徐家乐. PMMA激光辐照融化形貌和组织特征分析[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1206002-1206002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1206002
引用本文: 谭文胜, 周建忠, 黄舒, 盛杰, 徐家乐. PMMA激光辐照融化形貌和组织特征分析[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1206002-1206002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1206002
shu
Tan Wensheng, Zhou Jianzhong, Huang Shu, Sheng Jie, Xu Jiale. Analysis on melting morphology and tissue features of PMMA laser irradiation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(12): 1206002-1206002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1206002
Citation: Tan Wensheng, Zhou Jianzhong, Huang Shu, Sheng Jie, Xu Jiale. Analysis on melting morphology and tissue features of PMMA laser irradiation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(12): 1206002-1206002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1206002
shu

PMMA激光辐照融化形貌和组织特征分析

doi: 10.3788/IRLA201645.1206002
  • 1.

    江苏大学 机械工程学院,江苏 镇江 212013;

  • 2.

    常州信息职业技术学院 常州市大型塑料件智能化制造重点实验室,江苏 常州 213164

基金项目: 

国家自然科学基金（51405204）;中国博士后科学基金（2013M540417，2014T7047）;江苏省第四期“333工程”资助项目;江苏省大型工程装备检测与控制重点建设实验室开放课题（SKLEDC201503）;常州市高技术研究重点实验室建设项目（CM20153001）

详细信息
    作者简介:

    谭文胜(1968-),男,研究员级高级工程师,博士,主要从事材料成型加工与激光加工技术方面的研究。Email:tws.163@163.com

  • 中图分类号: TN249

Analysis on melting morphology and tissue features of PMMA laser irradiation

  • 1.

    School of Mechanical Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China;

  • 2.

    Changzhou Key Laboratory of Large Plastic Parts Intelligence Manufacturing,Changzhou College of Information Technology,Changzhou 213164,China

  • 摘要: 为了深入研究聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的CO2激光辐照融化特性，依据热传导和能量守恒原理，建立低功率CO2激光辐照融化理论分析模型，解析计算CO2激光辐照融化PMMA的激光参数阈值，分析激光参数与温度变化相互关系，采用数码显微系统、SEM扫描电镜和XRD分析仪，测试分析PMMA试样的融化形貌和组织特征变化。结果表明，激光功率密度31.8~47.7 W/cm2可以满足PMMA融化且不发生热分解，实验结果与激光融化阈值理论计算基本相符，可为PMMA的CO2激光融化机制及其成型工艺研究提供参考依据。
    Abstract: In order to study the melting characteristics of polymethylmethacrylate(PMMA) by CO2 laser irradiation, according to the heat conduction and energy conservation principle,the theoretical model of PMMA melting was established by low-power CO2 laser radiation. The laser parameters threshold of PMMA melting was calculated and the relationship between sample temperature change and laser parameters was analyzed. By the use of digital microscopy systems, SEM and XRD instruments, the melt morphology and tissue features of PMMA sample were discussed. The results show that laser power density 31.8 to 47.7 W/cm2 could make PMMA melt and does not occur thermal decomposition, and the experimental results is consistent with the theoretical calculations of laser melting threshold, which provides reference for CO2 laser melting mechanism and molding technology of PMMA.
  • [1] Bartnik A, Fiedorowicz H, Jarocki R, et al. Ablation and surface modifications of PMMA using a laser-plasma EUV source[J]. Appl Phys B, 2009, 96(9):727-730.
    [2] Serafetinides M A, Makropoulou E F. Ultrashort laser ablation of PMMA and intraocular lenses[J]. Appl Phys A,2008, 93(11):111-116.
    [3] Lei Jianbo, Wang Zhen, Wang Yunshan, et al. Experiment Study of Laser Transmission Welding of Polymethacrylate[J]. Chinese J Lasers, 2013, 40(1):0103006. (in Chinese)雷剑波, 王镇, 王云山, 等. 激光透射焊接聚甲基丙烯酸甲酯试验研究[J]. 中国激光, 2013, 40(1):0103006.
    [4] Mohammed M I, Abraham E, Desmulliez M P Y, et al. Rapid laser prototyping of valves for microfluidic autonomous systems[J]. J Micromech Microeng, 2013, 23(6):035034.
    [5] Yuan Dajun, Da Suman. Experimental and theoretical analysis of direct-write laser micromachining of polymethyl methacrylate by CO2 laser ablation[J]. Journal of Applied Physics, 2007, 101(9):024901.
    [6] Xiang Hengfu, Fu Jianzhong, Chen Zichen. Dynamic interface for three-dimensional transient laser ablation polymer microchannels[J]. Journal of Zhejiang University(Engineering Science), 2007, 41(11):1908-1912. (in Chinese)相恒富, 傅建中, 陈子辰. 三维瞬态激光烧蚀聚合物微流道动态界面研究[J]. 浙江大学学报(工学版), 2007, 41(11):1908-1912.
    [7] Shen Xuefei, Chen Tao. Improvement of processing technique of CO2 laser direct writing on PMMA microchannels[J]. Chinese J Lasers, 2011, 38(6):0603030. (in Chinese)申雪飞, 陈涛. CO2激光直写PMMA微通道工艺改进的实验研究[J]. 中国激光, 2011, 38(6):0603030.
    [8] Xie Xiaozhu, Li Lijun, Wei Xin, et al. Evaporative front of laser cutting PMMA[J]. Chinese J Lasers, 2008, 35(6):925-930. (in Chinese)谢小柱, 李力钧, 魏昕, 等. 有机玻璃激光气化切割前沿[J]. 中国激光, 2008, 35(6):925-930.
    [9] Tan Wensheng, Zhou Jianzhong, Huang Shu, et al. Experiment of laser melting-forming for PMMA microstructure parts[J]. Chinese J Lasers, 2014, 41(7):0703009. (in Chinese)谭文胜, 周建忠, 黄舒, 等. PMMA微结构件激光融化成型实验[J]. 中国激光, 2014, 41(7):0703009.
    [10] Tan Wensheng, Zhou Jianzhong, Zhu Weili, et al. Simulation and experiment of laser melting-forming for polymer micro component(PMC)[J]. Chinese J Lasers, 2015, 42(1):0103004. (in Chinese)谭文胜, 周建忠, 朱炜立, 等. 微型塑料件激光融化成型数值模拟和实验[J]. 中国激光, 2015, 42(1):0103004.
    [11] Li Junchang. The Calculation of Laser Diffraction and Thermal Acting[M]. Beijing:Science Press, 2008:344-345. (in Chinese)李俊昌. 激光的衍射及热作用计算[M]. 北京:科学出版社, 2008:344-345.
  • [1] 刘灿, 靳长明, 谭秋林, 张磊, 张雅楠.  具有温度补偿的非分光红外CO2传感器设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210746-1-20210746-7. doi: 10.3788/IRLA20210746
    [2] 郑义军, 朱子任, 谭荣清, 石佳俊, 黄文武, 孙科, 李志永, 钟艳红, 李辉, 刘峻曦, 刁伟伦.  双光路快速调谐脉冲CO2激光器 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0105001-0105001(6). doi: 10.3788/IRLA202049.0105001
    [3] 石佳俊, 郑义军, 谭荣清, 朱子任, 黄文武, 孙科, 李志永.  PI参数优化实现CO2激光快速选线稳定输出 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1005001-1005001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1005001
    [4] 吴天昊, 柯常军, 姜永恒, 孔心怡, 钟艳红.  CO2激光多程平移法制备高质量梯形PMMA微通道 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 306003-0306003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0306003
    [5] 柯常军, 吴天昊, 孔心怡, 钟艳红, 吴谨.  采用小孔等离子体开关实现TE CO2激光窄脉冲整形 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206007-1206007(4). doi: 10.3788/IRLA201847.1206007
    [6] 邵明振, 薛向尧, 张文豹, 王光, 马亚坤, 张晨.  高功率TEA CO2激光器9R波段输出谱线 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 706001-0706001(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0706001
    [7] 卢伟业, 朱晓睿, 李越胜, 姚顺春, 卢志民, 曲艺, 饶雨舟, 李峥辉.  TDLAS直接吸收法和波长调制法在线测量CO2的比较 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 717002-0717002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0717002
    [8] 蒋一岚, 叶亚云, 周国瑞, 王海军, 廖威, 袁晓东, 贾宝申.  飞机蒙皮的激光除漆技术研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206003-1206003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1206003
    [9] 张阔, 陈飞, 李若斓, 杨贵龙.  大功率CO2激光器输出窗口热性能分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 205005-0205005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0205005
    [10] 杨光, 王文东, 钦兰云, 任宇航, 李长富, 王维.  退火温度及保温时间对激光沉积制造TA15钛合金微观组织和显微硬度的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806006-0806006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0806006
    [11] 王玺, 方晓东.  KrF激光和脉冲CO2激光损伤K9玻璃的实验对比与分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1206009-1206009(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1206009
    [12] 于德洋, 郭立红, 陈飞, 孟范江, 杨贵龙, 邵明振.  高功率TEA CO2激光器控制系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705002-0705002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0705002
    [13] 李以贵, 颜平, 黄远, 杉山进.  基于X光移动光刻技术的PMMA微透镜阵列制备 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 620001-0620001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0620001
    [14] 张阔, 陆君, 杨贵龙, 陈飞, 李殿军, 郑长彬, 郭劲.  大功率TEA CO2 激光远场发散角评估方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2286-2291.
    [15] 何洋, 陆君, 陈飞, 李殿军, 郑长彬, 谢冀江, 郭劲.  声光调Q CO2激光器的实验研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2280-2285.
    [16] 卢发铭, 张盛, 夏元钦, 陈德应.  双色飞秒强激光作用下的CO2分子高次谐波 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 77-80.
    [17] 汤伟, 郭劲, 邵俊峰, 郭汝海, 王挺峰.  激光重频对脉冲非稳腔TEA CO2激光远场传输特性的影响分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2380-2385.
    [18] 郑义军, 谭荣清, 王东雷, 张阔海, 黄文武, 刘世明, 李能文, 孙科, 卢远添, 刁伟伦.  新型高重复频率脉冲CO2 激光器 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2697-2701.
    [19] 王玺, 卞进田, 李华, 聂劲松, 孙晓泉, 尹学忠, 雷鹏.  重频脉冲CO2激光损伤K9玻璃的实验 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1204-1207.
    [20] 姜可, 谢冀江, 张来明, 骆聪.  CO2激光差频GaSe晶体产生太赫兹波的数值计算 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1223-1227.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  338
  • HTML全文浏览量:  43
  • PDF下载量:  90
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-05
  • 修回日期:  2016-05-03
  • 刊出日期:  2016-12-25

PMMA激光辐照融化形貌和组织特征分析

doi: 10.3788/IRLA201645.1206002
  • 1. 江苏大学 机械工程学院,江苏 镇江 212013;
  • 2. 常州信息职业技术学院 常州市大型塑料件智能化制造重点实验室,江苏 常州 213164
    • 作者简介:

    谭文胜(1968-),男,研究员级高级工程师,博士,主要从事材料成型加工与激光加工技术方面的研究。Email:tws.163@163.com

  • 收稿日期: 2016-04-05
  • 修回日期: 2016-05-03
  • 刊出日期: 2016-12-25
基金项目:

国家自然科学基金（51405204）;中国博士后科学基金（2013M540417，2014T7047）;江苏省第四期“333工程”资助项目;江苏省大型工程装备检测与控制重点建设实验室开放课题（SKLEDC201503）;常州市高技术研究重点实验室建设项目（CM20153001）

  • 中图分类号: TN249

摘要: 为了深入研究聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的CO2激光辐照融化特性，依据热传导和能量守恒原理，建立低功率CO2激光辐照融化理论分析模型，解析计算CO2激光辐照融化PMMA的激光参数阈值，分析激光参数与温度变化相互关系，采用数码显微系统、SEM扫描电镜和XRD分析仪，测试分析PMMA试样的融化形貌和组织特征变化。结果表明，激光功率密度31.8~47.7 W/cm2可以满足PMMA融化且不发生热分解，实验结果与激光融化阈值理论计算基本相符，可为PMMA的CO2激光融化机制及其成型工艺研究提供参考依据。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (11)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计