[发明专利]一种热固性复合材料-金属激光焊接方法

说明书

本发明一种热固性复合材料‑金属激光焊接方法，（1）在金属表面制备微织构；（2）在热固性复合材料表面进行激光清洗；（3）在金属与热固性复合材料之间添加一层热塑性树脂层；（4）利用激光热传导焊接实现二者之间的连接。本发明利用短脉冲激光在复合材料表面进行激光清洗加工，直至表层树脂去除掉，使碳纤维裸露出来，在热固性复合材料和金属材料之间填充一层热塑性树脂材料，激光热传导焊接实现热塑性填充树脂的熔化，融化树脂与热固性复合材料上的碳纤维及金属材料粘接在一起，形成连接接头。

技术领域

本发明涉及激光焊接领域，特别是涉及一种热固性复合材料-金属激光焊接方法。

背景技术

热固性复合材料是应用十分广泛的复合型材料﹐这种材料是经过复合而成,在许多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中﹐其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能﹐提升飞机载荷。热固性复合材料具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展，目前热固性复合材料的连接主要是粘接和机械铆接。由于热固性复合材料的树脂基体无法重熔凝固，因此无法直接实现其与金属材料之间的焊接。针对这个问题，申请人提出了一种热固性复合材料-金属激光焊接方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种热固性复合材料-金属激光焊接方法，其通过在金属表面制备微织构；并在热固性复合材料表面进行激光清洗；再在金属与热固性复合材料之间添加一层热塑性树脂层；最后利用激光热传导焊接实现二者之间的连接。

本发明提出了一种热固性复合材料-金属激光焊接方法，具体步骤如下，其特征在于：

（1）在金属表面制备微织构；

（2）在热固性复合材料表面进行激光清洗；

所述激光清洗具体为利用短脉冲激光在热固性表面进行激光清洗加工，使复合材料表层的树脂去除，使复合材料碳纤维裸露出来；

（3）在金属与热固性复合材料之间添加一层热塑性树脂层；

（4）利用激光热传导焊接实现二者之间的连接；

所述激光热传导焊接具体为利用激光热传导焊接实现热塑性填充树脂的熔化，融化树脂与热固性复合材料上的碳纤维及金属材料粘接在一起，形成连接接头。

作为本发明进一步改进，所述金属为钛合金或铝合金或不锈钢或铜合金或高温合金或镁合金，本发明多种合金均适合使用。

作为本发明进一步改进，所述热固性复合材料为碳纤维增强的热固性复合材料或玻璃纤维增强的热固性复合材料或芳纶纤维增强的热固性复合材料或树脂基体扩环氧树脂材料或热固性PEEK材料，本发明多种热固性复合材料均适合使用。

作为本发明进一步改进，所述步骤（1）金属表面制备微织构的加工方法为机械刀具加工或喷丸加工或喷砂加工或激光微加工、电加工或超声加工，所述步骤（1）金属表面制备微织构的加工方法为一种或者两种及以上混合加工，本发明多种加工方式都可以使用包括混合加工。

作为本发明进一步改进，所述步骤（2）短脉冲激光的激光器为毫秒激光器或纳秒激光器或皮秒激光器或飞秒激光器，本发明可以针对不同加工需要使用不同的激光器。

作为本发明进一步改进，所述步骤（3）热塑性树脂层材料为PA热塑性材料或PC热塑性材料或PPS热塑性材料或PEEK热塑性材料，所述热塑性树脂层厚度小于1mm，本申请热塑性树脂层材料多种，并且需要保证热塑性树脂层厚度小于1mm。

本发明一种热固性复合材料-金属激光焊接方法，实现热固性复合材料与金属材料之间的连接。其连接的原理是：利用短脉冲激光在复合材料表面进行激光清洗加工，直至表层树脂去除掉，使碳纤维裸露出来，在热固性复合材料和金属材料之间填充一层热塑性树脂材料，激光热传导焊接实现热塑性填充树脂的熔化，融化树脂与热固性复合材料上的碳纤维及金属材料粘接在一起，形成连接接头。

附图说明

图1为本发明金属表面微织构处理过程示意图；