铝合金与塑料及CFRP的激光焊接



铝合金与塑料及CFRP的激光焊接

研究开发了铝合金等轻金属与塑料及碳纤维增强复合材料（CFRP）的激光直接焊接技术。

日本大阪大学接合科学研究所开发了金属与塑料利用激光直接焊接的新焊接（LAMP）技术。该技术通常利用波长0.8～1μm的半导体激光（LD）、波长1.03～1.09μm的YAG激光、纤维激光、Disk激光等。根据塑料种类和照射方法，也有使用波长10.64μm 的CO2激光。使用热塑性的PET、PA、PC等工程塑料能够制作高强度焊接接头。

LAMP技术优点：①焊接时间短；②容易自动化；③焊接部位强度高且波动小；④金属表面无需处理；⑤剪切强度、剥离粘接强度高；⑥可大幅减少挥发性有机化合物排放；⑦质量不增加。

LAMP技术缺点：①可采用此工艺的塑料件受限制；②需要接合界面密合；③形状受限。

给出利用Line形状半导体激光（不使用粘接剂）进行金属与塑料直接重叠焊接方法（LAMP焊接法）的模式图；利用YAG激光照射进行PET上薄板与A5182合金下板的直接重叠焊接方法，分析激光照射条件对接合状态和接头抗剪强度的影响；得出A5052合金上板与PET下薄板的半导体激光直接焊接接头抗剪强度；给出激光焊接的金属与塑料直接重叠焊接部位的形成机理模式图；得出插入PET薄板的SPCC薄板与A5052薄板的异种材料激光重叠焊接试片的抗剪特性等。

铝合金与CFRP和激光直接焊接。对CFRP板（厚度1mm，宽度20mm）和铝合金A5052（厚度1mm，宽度30mm）利用半导体激光进行直接焊接试验。介绍了用SEM（扫描型电子显微镜）观察焊接接头的断面状态，观察CFRP和A5052的激光直接焊接接头经抗剪试验后的断裂面；介绍了CFRP和A5052的激光直接焊接接合界面TEM观察和TEMEDS（能量分散型）分析结果。给出LAMP接合部位形成机理模式图。

利用LAMP技术，如果选择适当的焊接条件，能够在瞬间形成高强度的接合面，可以进行铝合金等各种金属与塑料及CFRP的激光直接焊接。

刊名：轻金属溶接（日）

刊期：2013年第12期

作者：片山聖二等

编译：郝长文