激光透射焊接技术凭借其高焊接质量、高加工效率、清洁焊缝形貌、较小热应力等优点,被许多领域所广泛应用。根据不同工业应用情况要求,对于可选择的聚合物种类需要进一步的扩展。同时,在激光透射焊接中所必须的吸收剂在实际生产中能够达到要求却难以大规模应用,因此需要深入探索。本文以耐高温聚合物聚芳砜(PASF)为研究对象,提出在吸收层聚芳砜表面开槽并填充锌粉吸收剂的焊接方法,探究锌粉吸收剂对激光透射焊接聚芳砜焊接质量的影响规律;通过对照焊接实验,分析选用锌粉吸收剂时焊接质量变化规律和焊接接头连接机理;建立不同焊接工艺参数与焊接强度及焊缝宽度之间的数学分析模型,并针对不同优化目标进行工艺参数的优化;构建基于锌粉吸收剂的三维瞬态有限元模型,并进行温度场和流场的数值模拟。研究内容如下:首先,探究激光透射焊接过程中激光与聚合物的相互作用,以及激光能量在聚合物中转变为热能并进行传导的过程;建立无单独吸收剂层情况下沿熔池深度方向的温度预测模型,并进一步扩展为考虑存在锌粉吸收剂情况的温度预测模型;研究熔池内金属粉末颗粒与激光光束的相互作用过程,构建快速熔化凝固模型。其次,选用锌粉吸收剂和炭黑吸收剂两种方法进行对照实验,对比分析发现选用锌粉吸收剂的焊接强度稍低于炭黑吸收剂的,但是焊缝宽度明显小于炭黑吸收剂的。通过单因素实验研究不同焊接工艺参数(焊接速度、激光功率、锌粉吸收剂水平)对焊接强度及焊缝宽度的影响;同时观察焊缝断面及横截面的宏观和微观形貌,探究接头断裂方式并发现金属粉末和聚合物之间的镶嵌结构及聚合物分子间作用力对焊接质量有利,并深入研究熔融锌粉颗粒与聚合物分子链之间的相互吸引连接反应;通过元素分布EDS和X射线光电子能谱仪XPS探究锌粉吸收剂与聚合物之间的化学反应,发现新的化学键Zn-C有助于接头连接。再次,采用CCRD规划三因素五水平实验方案,利用RSM建立三个焊接工艺参数(激光功率、焊接速度和锌粉吸收剂水平)与焊接强度及焊缝宽度之间的数学分析模型,分析不同焊接工艺参数对焊接强度及焊缝宽度之间的影响趋势及交互影响,针对不同优化目标分别获得最佳焊接工艺参数组合,通过选取随机参数进行实验验证模型准确性。最后,构建基于锌粉吸收剂的激光透射焊接聚芳砜的三维瞬态模型,进行温度场和流场的数值模拟。分析获得焊接温度场和流场随时间的变化规律,同时探究三个焊接工艺参数(激光功率、焊接速度和锌粉吸收剂水平)对两者模拟结果的影响。本文选用耐高温聚合物聚芳砜,并提出一种开槽填充锌粉吸收剂的焊接方法,从而拓宽了激光透射焊接技术中聚合物的种类,实现了双透明聚合物的激光透射焊接,为实际工业生产应用提供了理论支持和技术指导。