鋁合金與塑料及CFRP的激光焊接

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鋁合金與塑料及CFRP的激光焊接

研究開發(fā)了鋁合金等輕金屬與塑料及碳纖維增強復(fù)合材料（CFRP）的激光直接焊接技術(shù)。

日本大阪大學(xué)接合科學(xué)研究所開發(fā)了金屬與塑料利用激光直接焊接的新焊接（LAMP）技術(shù)。該技術(shù)通常利用波長0.8～1μm的半導(dǎo)體激光（LD）、波長1.03～1.09μm的YAG激光、纖維激光、Disk激光等。根據(jù)塑料種類和照射方法，也有使用波長10.64μm 的CO2激光。使用熱塑性的PET、PA、PC等工程塑料能夠制作高強度焊接接頭。

LAMP技術(shù)優(yōu)點：①焊接時間短；②容易自動化；③焊接部位強度高且波動小；④金屬表面無需處理；⑤剪切強度、剝離粘接強度高；⑥可大幅減少揮發(fā)性有機化合物排放；⑦質(zhì)量不增加。

LAMP技術(shù)缺點：①可采用此工藝的塑料件受限制；②需要接合界面密合；③形狀受限。

給出利用Line形狀半導(dǎo)體激光（不使用粘接劑）進(jìn)行金屬與塑料直接重疊焊接方法（LAMP焊接法）的模式圖；利用YAG激光照射進(jìn)行PET上薄板與A5182合金下板的直接重疊焊接方法，分析激光照射條件對接合狀態(tài)和接頭抗剪強度的影響；得出A5052合金上板與PET下薄板的半導(dǎo)體激光直接焊接接頭抗剪強度；給出激光焊接的金屬與塑料直接重疊焊接部位的形成機理模式圖；得出插入PET薄板的SPCC薄板與A5052薄板的異種材料激光重疊焊接試片的抗剪特性等。

鋁合金與CFRP和激光直接焊接。對CFRP板（厚度1mm，寬度20mm）和鋁合金A5052（厚度1mm，寬度30mm）利用半導(dǎo)體激光進(jìn)行直接焊接試驗。介紹了用SEM（掃描型電子顯微鏡）觀察焊接接頭的斷面狀態(tài)，觀察CFRP和A5052的激光直接焊接接頭經(jīng)抗剪試驗后的斷裂面；介紹了CFRP和A5052的激光直接焊接接合界面TEM觀察和TEMEDS（能量分散型）分析結(jié)果。給出LAMP接合部位形成機理模式圖。

利用LAMP技術(shù)，如果選擇適當(dāng)?shù)暮附訔l件，能夠在瞬間形成高強度的接合面，可以進(jìn)行鋁合金等各種金屬與塑料及CFRP的激光直接焊接。

刊名：輕金屬溶接（日）

刊期：2013年第12期

作者：片山聖二等

編譯：郝長文