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

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

日本大阪大學接合科學研究所開發了金屬與塑料利用激光直接焊接的新焊接（LAMP）技術。該技術通常利用波長0.8～1μm的半導體激光（LD）、波長1.03～1.09μm的YAG激光、纖維激光、Disk激光等。根據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技術優點：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可大幅減少揮發性有機化合物排放；⑦質量不增加。

LAMP技術缺點：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形狀半導體激光（不使用粘接劑）進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）利用半導體激光進行直接焊接試驗。介紹了用SEM（掃描型電子顯微鏡）觀察焊接接頭的斷面狀態，觀察CFRP和A5052的激光直接焊接接頭經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）分析結果。給出LAMP接合部位形成機理模式圖。

利用LAMP技術，如果選擇適當的焊接條件，能夠在瞬間形成高強度的接合面，可以進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