In recent years, the need for lightweight constructions has increased the
demand for polymers and composites, following the design principle known as
material substitution. Consequently, new welding methods such as LTW (Laser
Transmission Welding) have emerged to overcome the limitations of
conventional ones.
The aim of this study was to find the best parameters for pulsed Nd:YAG
LASER welding of thermoplastic polymers to thermoplastic matrix composites.
The effect of laser welding parameters such as peak power, pulse width,
overlap, beam diameter and speed on weld strength was investigated. The
results obtained were used to infer the process window, which in turn served as
a guide to find the optimal parameters.
During the experimental procedure, it was observed that it is difficult to achieve
consistent results when laser welding dissimilar polymers, even when they are
compatible. Laser welding of a polymer to a composite with the same material
in the matrix is comparatively easier to weld.
From the results obtained, it can be concluded that weld strength (N/mm)
increases with Peak Power, Pulse Width, Overlap and beam diameter up to a
threshold, decreasing beyond this point. Regarding scan speed, the weld
strength achieves higher values at low welding speeds, as the literature
suggests.
Nevertheless, the highest weld efficiency (95% weld bead efficiency and 35%
weld joint efficiency) is obtained at low Peak Powers in combination with high
overlap percentages.Nos últimos anos, a necessidade de construções leves aumentou a procura
por polímeros e compósitos, seguindo o princípio de design conhecido como
“substituição de materiais”. Consequentemente, surgiram novos métodos de
soldadura como a Soldadura a Laser por Transmissão (LTW) para superar as
limitações dos convencionais.
O objetivo deste estudo foi encontrar os melhores parâmetros para a soldadura
LASER pulsado Nd:YAG de polímeros termoplásticos com compósitos de
matriz termoplástica.
O efeito dos parâmetros de soldadura a laser, como potência de pico, duração
do impulso, sobreposição, diâmetro do feixe e velocidade, na resistência da
soldadura foi investigado. Os resultados obtidos foram usados para inferir a
janela do processo, que, por sua vez, serviu como um guia para encontrar os
parâmetros ideais.
Durante o procedimento experimental, observou-se que é difícil obter
resultados consistentes na soldadura a laser de polímeros dissimilares, mesmo
quando são compatíveis. A soldadura a laser de um polímero com um
compósito com o mesmo material na matriz é, comparativamente, mais fácil de
soldar.
Dos resultados obtidos conclui-se que a resistência de soldadura (N/mm)
aumenta com a potência de pico, duração do impulso, sobreposição e
diâmetro do laser até um limiar, diminuindo para além deste ponto. Quanto à
velocidade, a resistência de soldadura atinge valores mais altos em
velocidades baixas, como sugere a literatura.
Não obstante, a eficiência de soldadura mais elevada (95% de eficiência do
cordão de soldadura e 35% de eficiência da junta de soldadura) é obtida em
potências de pico baixas em combinação com percentagens elevadas de
sobreposição.Mestrado em Engenharia Mecânic
