碳纖維增強塑料與不銹鋼激光焊接解決方案
2015-7-27 13:15:34 點擊：
由于碳纖維增強塑料（CFRP）具有很高的強度對重量比（strength-to-weight ratio）、出色的抗腐蝕性能和優(yōu)良的疲勞性能，因而受到了極大的關注，上述特點讓這種材料適合用在飛機、汽車和其他產(chǎn)品中。汽車工業(yè)對熱塑性碳纖維增強塑料尤其感興趣，因為它有望縮短生產(chǎn)時間。
將塑料或碳纖維增強塑料與金屬接合在一起，通常需要使用膠粘劑或螺栓、鉚釘?shù)葯C械工具。然而， 這些接合工藝有幾種不足之處，如揮發(fā)性有機化合物（VOC）排放的環(huán)境限制、粘合時間較長，螺釘或鉚釘也會增加重量。因此，Seiji Katayama教授帶領團隊開發(fā)出激光輔助直接焊接金屬和塑料（LAMP）的技術。通過使用連續(xù)波（CW）Nd：YAG激光器、半導體激光器、光纖激光器或碟片激光器等，該技術能迅速而牢固地將諸如鋼、不銹鋼、鋁合金在內(nèi)的金屬與工程熱塑性塑料（例如聚酰胺PA、聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和聚碳酸酯PC）接合起來。
LAMP焊接技術可以牢固地將碳纖維增強塑料片材和304不銹鋼板焊接在一起，其中使用CW碟片激光器在金屬上生成不焊透焊縫。圖1顯示了聚丙烯腈（PAN）型PA基材碳纖維增強塑料片材與304不銹鋼板之間的激光搭接接頭在做拉伸剪切試驗前、后的情況。其中，碳纖維增強塑料片材厚度為3mm、寬度為20mm， 具有較長的碳纖維，不銹鋼板厚度為3mm、寬度為30mm。橫截面的照片（見圖1中的插圖）顯示了不銹鋼中淺層小孔形成的激光焊道。此外，熔化區(qū)廣泛分布在碳纖維增強塑料片材中靠近接合面的區(qū)域。在圖1b中，我們可以觀察到黑色的碳纖維增強塑料片材粘結在304不銹鋼板的底表面。特別是，粘結的碳纖維增強塑料部分主要根據(jù)激光焊道下的不銹鋼板而識別出來。在碳纖維增強塑料片材的接合面中也能看到不銹鋼的部分。上述事實表明形成牢固的焊接接頭是可行的。
將塑料或碳纖維增強塑料與金屬接合在一起，通常需要使用膠粘劑或螺栓、鉚釘?shù)葯C械工具。然而， 這些接合工藝有幾種不足之處，如揮發(fā)性有機化合物（VOC）排放的環(huán)境限制、粘合時間較長，螺釘或鉚釘也會增加重量。因此，Seiji Katayama教授帶領團隊開發(fā)出激光輔助直接焊接金屬和塑料（LAMP）的技術。通過使用連續(xù)波（CW）Nd：YAG激光器、半導體激光器、光纖激光器或碟片激光器等，該技術能迅速而牢固地將諸如鋼、不銹鋼、鋁合金在內(nèi)的金屬與工程熱塑性塑料（例如聚酰胺PA、聚對苯二甲酸乙二醇酯PET和聚碳酸酯PC）接合起來。
LAMP焊接技術可以牢固地將碳纖維增強塑料片材和304不銹鋼板焊接在一起，其中使用CW碟片激光器在金屬上生成不焊透焊縫。圖1顯示了聚丙烯腈（PAN）型PA基材碳纖維增強塑料片材與304不銹鋼板之間的激光搭接接頭在做拉伸剪切試驗前、后的情況。其中，碳纖維增強塑料片材厚度為3mm、寬度為20mm， 具有較長的碳纖維，不銹鋼板厚度為3mm、寬度為30mm。橫截面的照片（見圖1中的插圖）顯示了不銹鋼中淺層小孔形成的激光焊道。此外，熔化區(qū)廣泛分布在碳纖維增強塑料片材中靠近接合面的區(qū)域。在圖1b中，我們可以觀察到黑色的碳纖維增強塑料片材粘結在304不銹鋼板的底表面。特別是，粘結的碳纖維增強塑料部分主要根據(jù)激光焊道下的不銹鋼板而識別出來。在碳纖維增強塑料片材的接合面中也能看到不銹鋼的部分。上述事實表明形成牢固的焊接接頭是可行的。
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