[發(fā)明專利]一種熱固性復合材料-金屬激光焊接方法

在審

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• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113399826A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 焦俊科
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/60
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發(fā)明一種熱固性復合材料?金屬激光焊接方法，（1）在金屬表面制備微織構；（2）在熱固性復合材料表面進行激光清洗；（3）在金屬與熱固性復合材料之間添加一層熱塑性樹脂層；（4）利用激光熱傳導焊接實現(xiàn)二者之間的連接。本發(fā)明利用短脈沖激光在復合材料表面進行激光清洗加工，直至表層樹脂去除掉，使碳纖維裸露出來，在熱固性復合材料和金屬材料之間填充一層熱塑性樹脂材料，激光熱傳導焊接實現(xiàn)熱塑性填充樹脂的熔化，融化樹脂與熱固性復合材料上的碳纖維及金屬材料粘接在一起，形成連接接頭。

技術領域

本發(fā)明涉及激光焊接領域，特別是涉及一種熱固性復合材料-金屬激光焊接方法。

背景技術

熱固性復合材料是應用十分廣泛的復合型材料﹐這種材料是經過復合而成,在許多高科技產品中都得到了廣泛的應用與研究，例如在大型客運機的應用中﹐其不僅減輕了重量，并且還優(yōu)化了飛機的性能﹐提升飛機載荷。熱固性復合材料具有非常優(yōu)異的開發(fā)潛能，其應用領域也會在其改性后得到更大的發(fā)展，目前熱固性復合材料的連接主要是粘接和機械鉚接。由于熱固性復合材料的樹脂基體無法重熔凝固，因此無法直接實現(xiàn)其與金屬材料之間的焊接。針對這個問題，申請人提出了一種熱固性復合材料-金屬激光焊接方法。

發(fā)明內容

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種熱固性復合材料-金屬激光焊接方法，其通過在金屬表面制備微織構；并在熱固性復合材料表面進行激光清洗；再在金屬與熱固性復合材料之間添加一層熱塑性樹脂層；最后利用激光熱傳導焊接實現(xiàn)二者之間的連接。

本發(fā)明提出了一種熱固性復合材料-金屬激光焊接方法，具體步驟如下，其特征在于：

（1）在金屬表面制備微織構；

（2）在熱固性復合材料表面進行激光清洗；

所述激光清洗具體為利用短脈沖激光在熱固性表面進行激光清洗加工，使復合材料表層的樹脂去除，使復合材料碳纖維裸露出來；

（3）在金屬與熱固性復合材料之間添加一層熱塑性樹脂層；

（4）利用激光熱傳導焊接實現(xiàn)二者之間的連接；

所述激光熱傳導焊接具體為利用激光熱傳導焊接實現(xiàn)熱塑性填充樹脂的熔化，融化樹脂與熱固性復合材料上的碳纖維及金屬材料粘接在一起，形成連接接頭。

作為本發(fā)明進一步改進，所述金屬為鈦合金或鋁合金或不銹鋼或銅合金或高溫合金或鎂合金，本發(fā)明多種合金均適合使用。

作為本發(fā)明進一步改進，所述熱固性復合材料為碳纖維增強的熱固性復合材料或玻璃纖維增強的熱固性復合材料或芳綸纖維增強的熱固性復合材料或樹脂基體擴環(huán)氧樹脂材料或熱固性PEEK材料，本發(fā)明多種熱固性復合材料均適合使用。

作為本發(fā)明進一步改進，所述步驟（1）金屬表面制備微織構的加工方法為機械刀具加工或噴丸加工或噴砂加工或激光微加工、電加工或超聲加工，所述步驟（1）金屬表面制備微織構的加工方法為一種或者兩種及以上混合加工，本發(fā)明多種加工方式都可以使用包括混合加工。

作為本發(fā)明進一步改進，所述步驟（2）短脈沖激光的激光器為毫秒激光器或納秒激光器或皮秒激光器或飛秒激光器，本發(fā)明可以針對不同加工需要使用不同的激光器。

作為本發(fā)明進一步改進，所述步驟（3）熱塑性樹脂層材料為PA熱塑性材料或PC熱塑性材料或PPS熱塑性材料或PEEK熱塑性材料，所述熱塑性樹脂層厚度小于1mm，本申請熱塑性樹脂層材料多種，并且需要保證熱塑性樹脂層厚度小于1mm。

本發(fā)明一種熱固性復合材料-金屬激光焊接方法，實現(xiàn)熱固性復合材料與金屬材料之間的連接。其連接的原理是：利用短脈沖激光在復合材料表面進行激光清洗加工，直至表層樹脂去除掉，使碳纖維裸露出來，在熱固性復合材料和金屬材料之間填充一層熱塑性樹脂材料，激光熱傳導焊接實現(xiàn)熱塑性填充樹脂的熔化，融化樹脂與熱固性復合材料上的碳纖維及金屬材料粘接在一起，形成連接接頭。

附圖說明

圖1為本發(fā)明金屬表面微織構處理過程示意圖；