[发明专利]一种金属材料表面与复合材料表面的粘接方法

权利要求书

1.一种金属材料表面与复合材料表面的粘接方法，其特征在于：该方法通过激光器发射出的脉冲型激光束对金属材料表面进行清洗及毛化处理，然后将处理后的金属材料的粘结面与复合材料的粘结面涂胶，涂胶后将两个粘结面进行粘结，室温静置，完成金属材料与复合材料的粘结；

激光束的平均功率为1W-1000W，激光束的单脉冲能量为1mJ-10mJ，激光束的波长为266nm-1064nm，激光束的脉冲宽度为1ns-300ns，激光束的重复频率为10kHz-1 MHz，激光束的聚焦光斑直径为40μm-200μm，激光束的扫描线宽为10mm-80mm，激光束的扫描速度为200-8000mm/s，激光束的出射点与金属材料表面的距离为80mm-200mm；

该方法利用一种提高金属材料与复合材料表面粘接强度的激光加工装置实现，所述激光加工装置包含激光器、激光加工头、机器人、烟雾净化装置、摄像装置、工作平台、激光电路控制单元；其中，激光加工头包含快反镜和激光测距装置；工作平台包含转台；激光电路控制单元包含激光控制电路、电机驱动器、机器人控制器、图像采集卡；

上位机给激光控制电路发送加工参数，所述加工参数包括激光平均功率、重复频率和脉冲宽度信号，激光控制电路控制激光器发射符合加工参数的激光束进入激光加工头，激光加工头内快反镜摆动，将点状光斑形成线扫描光斑；激光加工头前端带有激光测距装置，激光测距装置测量激光加工头的位置信息，反馈至上位机，上位机接收到位置信息，将位置信息发送至机器人控制器，机器人控制器控制机器人调节激光加工头的位置，启动摄像装置及烟雾净化装置，摄像装置用于实现对加工部位的识别与定位，将采集的图像反馈至图像采集卡进行处理，烟雾净化装置对加工过程产生的粉尘进行回收；电机驱动器根据脉冲及方向指令控制转台的方向及角度，开启激光器，激光器加工头内快反镜摆动速度与转台转速匹配一致，实现对工件的高质量清洗及毛化；

所述激光测距装置接收光口安装玻璃窗口片，玻璃窗口片表面镀有工作激光1064nm波长的高反膜、测距激光632.8nm波长的增透膜，玻璃窗口片能够覆盖激光测距装置的输出口及接收口。

2.根据权利要求1所述的一种金属材料表面与复合材料表面的粘接方法，其特征在于：金属材料的粘结面与复合材料的粘结面涂覆JX-9胶，JX-9胶上海橡胶制品研究所生产。

3.根据权利要求1所述的一种金属材料表面与复合材料表面的粘接方法，其特征在于：室温静置时间为20-40min。

4.根据权利要求1所述的一种金属材料表面与复合材料表面的粘接方法，其特征在于：金属材料为铝合金材料。

5.根据权利要求1所述的一种金属材料表面与复合材料表面的粘接方法，其特征在于：金属材料为碳钢。

6.根据权利要求4或5所述的一种金属材料表面与复合材料表面的粘接方法，其特征在于：复合材料为二氧化硅丁腈橡胶片。

7.根据权利要求1所述的一种金属材料表面与复合材料表面的粘接方法，其特征在于：毛化处理效率为0.5-3m²/h。

8.根据权利要求1所述的一种金属材料表面与复合材料表面的粘接方法，其特征在于：得到的金属材料表面的粗糙度Ra为1.0-3.0μm，RPC为130-180。

9.根据权利要求1所述的一种金属材料表面与复合材料表面的粘接方法，其特征在于：激光束的平均功率为150-200W，激光束的单脉冲能量为1mJ，激光束的波长为1064nm，激光束的脉冲宽度为60-100ns，激光束的重复频率为150-200kHz，激光束的聚焦光斑直径为40-80μm，激光束的扫描线宽为10mm-80mm，激光束的扫描速度为200-5000mm/s，激光束的出射点与金属材料表面的距离为180mm；毛化处理效率为0.5-1.5m²/h，得到的金属材料表面的粗糙度为1.8-2.5μm，RPC为130-180。

10.根据权利要求1所述的一种金属材料表面与复合材料表面的粘接方法，其特征在于：激光束的平均功率为500-1000W，激光束的单脉冲能量为10mJ，激光束的波长为1064nm，激光束的脉冲宽度为100-300ns，激光束的重复频率为200-1MHz，激光束的聚焦光斑直径为100-200μm，激光束的扫描线宽为1mm-80mm，激光束的扫描速度为1000-8000mm/s，激光束的出射点与金属材料表面的距离为180mm；毛化处理效率为2-3m²/h，得到的金属材料表面的粗糙度为1.5-3.0μm，RPC为130-180。