[发明专利]非透射性复合材料的激光焊接方法

说明书

一种非透射性复合材料的激光焊接方法，其包括：形成能量通道，该能量通道具有端部开口并且延伸通过由第一材料制成的第一部件；以及经由对第一和第二部件的靠近于能量通道的端部开口的材料进行激光加热来将由第二材料制成的第二部件焊接于第一部件，以使得第一和第二部件的材料熔合以形成焊接熔核，从而将第一部件附连于第二部件。

引言

激光束可用于将由热塑性复合材料制成的第一部件与由类似材料制成的第二部件在两个部件之间的焊接界面处进行焊接。当焊接界面并不处于其中一个部件的边缘时，复合材料须能透射激光束的电磁能量，以使得激光束能通过第一部件以到达焊接界面。例如，透射性复合材料可包括由透明玻璃纤维增强的透明热塑性材料，以使得复合材料能透射激光束的电磁能量。非透射性复合材料防止激光束的电磁能量到达部件之间的焊接界面，从而使得难以实现焊接。例如，非透射性复合材料可包括由非透射性碳纤维增强的热塑性材料，以使得复合材料无法透射激光束的电磁能量。

发明内容

这里公开一种非透射性复合材料的激光焊接方法。非透射性复合材料的第一示例激光焊接方法包括：形成能量通道，该能量通道具有端部开口并且延伸通过由第一材料制成的第一部件；以及经由激光加热第一和第二部件的靠近于能量通道的端部开口的材料来将由第二材料制成的第二部件焊接于第一部件，以使得第一和第二部件的材料熔合而形成焊接熔核，从而将第一部件附连于第二部件。

该方法可包括相对于第二部件定位第一部件，以使得第一部件的第一表面在第一部件的端部开口附近靠近于第二部件的第二表面。该方法可包括将第一部件夹持于第二部件，以使得第一部件的第一表面在第一部件的端部开口附近与第二部件的第二表面相接触。

第一材料可能无法透射激光能量。第一材料可以是碳纤维增强热塑性复合材料。第二材料可能无法透射激光能量。第二材料可以与第一材料相同。

形成能量通道可包括激光烧蚀第一部件的第一材料。形成能量通道可包括模制、钻孔和水射流切割的一种。能量通道可具有轴线。能量通道的轴线可正交于第一表面。能量通道的轴线可并不正交于第一表面。

该方法可包括将插入件放置在第一部件的第一表面和第二部件的第二表面之间。该插入件可至少横穿能量通道的端部开口延伸。该插入件可包括热塑性材料。经由激光加热将第二部件焊接于第一部件可包括对插入件的热塑性材料进行激光加热，以使得第一部件、第二部件和插入件的材料熔合以形成焊接熔核。

该插入件可包括金属材料。经由激光加热将第二部件焊接于第一部件可包括对插入件的金属材料进行激光加热，以使得第一和第二部件的材料由插入件加热，并且形成附连于金属插入件的粘结熔核。

形成能量通道可包括形成多个能量通道。焊接可包括形成多个焊接熔核，以将第一部件附连于第二部件。多个能量通道能以一定轮廓形成，该轮廓包括圆形、矩形、线性和波形轮廓的一种。形成能量通道可包括同时地形成多个能量通道。焊接可包括同时地形成多个焊接熔核，以将第一部件附连于第二部件。

非透射性复合材料的第二示例激光焊接方法包括：形成能量通道，该能量通道延伸通过第一部件并且具有端部开口；相对于第二部件定位第一部件，以使得第一部件的第一表面在能量通道的端部开口附近靠近于第二部件的第二表面；以及经由第一和第二部件靠近于能量通道的端部开口的激光加热来将第二部件焊接于第一部件，以使得第一和第二部件熔合以形成焊接熔核。第一部件由第一材料制成，该第一材料不可透射激光能量并且包括热塑性材料。第二部件由第二材料制成，该第二材料包括热塑性材料。

非透射性复合材料的第三示例激光焊接方法包括：形成能量通道，该能量通道延伸通过第一部件并且具有端部开口；将插入件放置在第一部件的第一表面和第二部件的第二表面之间；以及经由靠近于能量通道的端部开口对插入件、第一部件和第二部件进行激光加热来将第二部件焊接于第一部件，以使得形成至少一个焊接熔核，从而将第一部件附连于第二部件。第一部件由第一材料制成，该第一材料不可透射激光能量并且包括热塑性材料。第二部件由第二材料制成，该第二材料包括热塑性材料。