FRTP構(gòu)件之間焊接的問題。
【附圖說明】
[0030] 圖1為實(shí)施例1中碳纖維熱塑復(fù)合材料焊接示意圖；
[0031 ]圖2為實(shí)施例2中碳纖維熱塑復(fù)合材料焊接示意圖；
[0032] 圖3為實(shí)施例3中碳纖維熱塑復(fù)合材料焊接示意圖；
[0033] 其中：1.構(gòu)件;2.滲雜樹脂;3.激光;4.施壓的壓力。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可W W許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所 描述的實(shí)施例。相反地，提供運(yùn)些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹 全面。
[0035] 需要說明的是，當(dāng)元件被稱為"固定"另一個(gè)元件，它可W直接在另一個(gè)元件上或 者也可W存在居中的元件。
[0036] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具 體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。
[0037] -種熱塑復(fù)合材料的焊接方法，包括W下步驟：
[003引一、前處理。
[0039] W有機(jī)溶劑清洗所述滲雜樹脂和待焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件的焊接面，去 除污跡。
[0040] 可W理解的，該步驟的目的是對(duì)后序焊接所需焊接面進(jìn)行表面處理，W提高焊接 效果，但是，該步驟可視滲雜樹脂和構(gòu)件本身的清潔程度、對(duì)焊接性能的要求等情況不同而 省略。
[0041 ]二、備料。
[0042] 在待焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件的焊接面之間添加固定一層滲雜樹脂，用于 對(duì)激光的吸收。
[0043] 上述滲雜樹脂包括基體材料和滲雜材料，所述基體材料為透明的熱塑性樹脂，所 述滲雜材料為能夠吸收光能轉(zhuǎn)換為熱能的有色顆粒，所述滲雜材料在所述滲雜樹脂中的體 積百分比為0.01 %-1 %，一般深度為3-5mm的焊接，其滲雜最優(yōu)比例優(yōu)選0.05 %-0.2 %，更 優(yōu)選0.05%-0.08%。該滲雜樹脂可按照常規(guī)樹脂滲雜工藝制備得到。
[0044] 上述添加的滲雜樹脂厚度可根據(jù)所要焊接構(gòu)件的具體情況進(jìn)行選擇，但將焊接填 充用的滲雜樹脂厚度限定在0.0 Smm-1.0 mm范圍內(nèi)，既保證了焊接強(qiáng)度，又具有較好的焊縫 外觀。
[0045] 對(duì)于滲雜樹脂固定于待焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件的焊接面之間的方式，可 選擇通過外力將待焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件和滲雜樹脂壓在一起。
[0046] 可W理解的，所述基體材料選用透明的熱塑性樹脂，能夠達(dá)到使激光束在其內(nèi)傳 輸即可。但是，選用聚甲基丙締酸甲醋、聚酷胺、聚乙締、聚氯乙締、聚苯乙締、聚甲醒、聚碳 酸醋、聚苯酸、聚諷、和橡膠中的至少一種作為基體材料，具有方便、易得的優(yōu)點(diǎn)。
[0047] 同樣可W理解的，所述滲雜材料選用的有色顆粒能夠?qū)⑽盏玫降墓饽苻D(zhuǎn)換為熱 能即可，對(duì)于該有色顆粒的粒徑，也可W根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。但是，選用碳黑、石墨、和 有顏色的金屬氧化物中的至少一種，W及將有色顆粒的粒徑限定為1WI1-50皿，優(yōu)選扣m-1化 m，具有較好的熱效率。其中，有顏色的金屬氧化物為氧化銅錫、氧化銅等有顏色的金屬氧化 物即可。
[0048] 立、焊接。
[0049] W激光照射所述滲雜樹脂，使激光在所述滲雜樹脂內(nèi)傳輸并被吸收，至所述滲雜 樹脂烙融，對(duì)所述待焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件施加壓力，使該烙融的滲雜樹脂流動(dòng)， 與所述焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件融合，冷卻凝固后即完成焊接。
[0050] 對(duì)于激光的光源，可用包括紅外光、可見光、紫外光等在內(nèi)的各種波段的激光，可 根據(jù)不同激光源的特性有針對(duì)性的選取，對(duì)于樹脂而言，一般波長越短，穿透深度越大，因 此，如需提高激光的穿透深度，通?？蛇x用紫外光。而選用激光光束為能量均勻分布的平頂 光束具有較好的焊接效果。而對(duì)于滲雜比例在0.05 .2 %之間，穿透深度在3-5mm之間的 情況，選用紅外波段激光，如光纖激光器或者半導(dǎo)體激光器，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0051] 對(duì)于激光束的光斑尺寸，W能夠?qū)崿F(xiàn)在滲雜樹脂內(nèi)形成一條熱源帶即可，而將激 光束的徑向最大尺寸設(shè)置為與所述滲雜樹脂的厚度相匹配，能夠提高焊接效果和效率。
[0052] 對(duì)于激光束的入射方向，可根據(jù)光源設(shè)備的結(jié)構(gòu)和所要焊接構(gòu)件的形狀進(jìn)行調(diào) 整，使激光束能夠得到較好的傳輸即可。但是，將激光束W平行于所述待焊接的碳纖維熱塑 復(fù)合材料構(gòu)件焊接面的方向入射至所述滲雜樹脂，能夠形成高效熱源帶，利于焊接的實(shí)現(xiàn)。
[0053] 可W理解的，為了提高該焊接方法的可操作性和節(jié)約能源，在上述焊接步驟中，W 激光照射所述滲雜樹脂，至所述滲雜樹脂烙融后，即可關(guān)閉激光。此時(shí)，烙融的滲雜樹脂和 碳纖維熱塑復(fù)合材料的基體樹脂在外部壓力的作用下流動(dòng)、融合、冷卻凝固后即完成焊接。 上述外部壓力可通過氣動(dòng)裝置、彈黃裝置等施加，且施加壓力的大小優(yōu)選0.1 Mpa-IMpa，，能 夠達(dá)到更佳的焊接效果。
[0054] 利用上述方法可W實(shí)現(xiàn)搭接焊、對(duì)接焊、T型焊等，同時(shí)也可W實(shí)現(xiàn)CFRTP與金屬材 料之間的連接。
[0化5] 實(shí)施例1
[0056] -種熱塑復(fù)合材料的焊接方法，包括W下步驟：
[0化7] -、前處理。
[0058] W有機(jī)溶劑清洗所述滲雜樹脂和待焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件的焊接面，去 除污跡。
[0059] 二、備料。
[0060] 將厚度為0.2mm的滲雜樹脂放置在兩個(gè)待焊接碳纖維熱塑復(fù)合材料之間，并通過 氣動(dòng)裝置或彈黃裝置等的外力把=者壓在一起。
[0061] 上述滲雜樹脂包括基體材料和滲雜材料，所述基體材料為透明的熱塑性樹脂（聚 酷胺樹脂，PA)，所述滲雜材料為能夠吸收光能轉(zhuǎn)換為熱能的有色碳黑顆粒(祉m)，所述滲雜 材料在所述滲雜樹脂中的體積百分比為0.05%。
[0062] 立、焊接。
[0063] W波長為1064nm的光纖激光為光源，光束直徑為0.2mm的方形平頂激光束光斑沿 平行于焊接面的方向照射所述滲雜樹脂2，使激光3在所述滲雜樹脂2內(nèi)傳輸并被吸收，如圖 1所示，進(jìn)行搭接焊接。
[0064] 至所述滲雜樹脂烙融后，關(guān)閉激光。
[0065] 對(duì)所述待焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件1施加0.5Mpa的壓力4,使該烙融的滲雜 樹脂流動(dòng)，與所述焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件融合，冷卻凝固后即完成焊接。
[0066] 實(shí)施例2
[0067] -種熱塑復(fù)合材料的焊接方法，包括W下步驟：
[006引一、前處理。
[0069] W有機(jī)溶劑清洗所述滲雜樹脂和待焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件的焊接面，去 除污跡。
[0070] 二、備料。
[0071] 將厚度為0.5mm的滲雜樹脂放置在兩個(gè)待焊接碳纖維熱塑復(fù)合材料之間，并通過 氣動(dòng)裝置或彈黃裝置等的外力把=者壓在一起。
[0072]上述滲雜樹脂包括基體材料和滲雜材料，所述基體材料為透明的熱塑性樹脂（聚 乙締樹脂，PE)，所述滲雜材料為能夠吸收光能轉(zhuǎn)換為熱能的有色氧化銅錫顆粒(5皿），所述 滲雜材料在所述滲雜樹脂中的體積百分比為0.06%。
[007；3] 立、焊接。
[0074] W波長為1064nm的光纖激光為光源，光束直徑為0.5mm的方形平頂激光束光斑沿 平行于焊接面的方向照射所述滲雜樹脂2，使激光3在所述滲雜樹脂2內(nèi)傳輸并被吸收，如圖 2所示，進(jìn)行對(duì)接焊接。
[0075] 至所述滲雜樹脂烙融后，關(guān)閉激光。
[0076] 對(duì)所述待焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件1施加0.2Mpa的壓力4,使該烙融的滲雜 樹脂流動(dòng)，與所述焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件融合，冷卻凝固后即完成焊接。
[0077] 實(shí)施例3
[0078] -種熱塑復(fù)合材料的焊接方法，包括W下步驟：
[0079] -、前處理。
[0080] W有機(jī)溶劑清洗所述滲雜樹脂和待焊接的碳纖維熱塑復(fù)合材料構(gòu)件的焊接面，去 除污跡。
[0081 ]二、備料。
[0082] 將厚度為1mm的滲雜樹脂放置在兩個(gè)待焊接碳纖維熱塑復(fù)合材料之間，并通過氣 動(dòng)裝置或彈黃裝置等的外力把=者壓在一起。
[0083] 上述滲雜樹脂包括基體材料和滲雜材料，所述基體材料為透明的熱塑性樹脂（聚 甲基丙締酸甲醋樹脂，PMMA)，所述滲雜材料為能夠吸收光能轉(zhuǎn)換為熱能的有色氧化銅顆粒 (10WI1)，所述滲雜材料在所述滲雜樹脂中的體積百分比