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聚合物-金屬部件的激光復(fù)合連接技術(shù)

網(wǎng)址：http://spiedigitallibrary.org/ ss/Terms of use.aspx

作者：J. Rauschenberger et al

編譯：王迪

目前，工業(yè)產(chǎn)品制造中廣泛應(yīng)用聚合物或聚合物基復(fù)合材料代替全金屬材料，以改善產(chǎn)品的性能。汽車行業(yè)應(yīng)用聚合物的部件有車門模塊、座椅、儀表板和保險(xiǎn)杠橫梁等。由于聚合物或聚合物基復(fù)合材料能提供較好的性能（如高強(qiáng)度/質(zhì)量比、更好的耐腐蝕性），并能降低制造成本，因此為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境影響小，以及降低原材料和能源消耗的目標(biāo)，聚合物-金屬混合應(yīng)用材料正在以很快的速度代替全金屬結(jié)構(gòu)材料，但是聚合物與金屬的連接卻成為較為關(guān)注的問(wèn)題。

目前，最新的聚合物與金屬的連接技術(shù)為激光復(fù)合連接技術(shù)。為了進(jìn)行激光復(fù)合連接試驗(yàn)，本文選擇的復(fù)合材料為4種聚合材料：甲基丙烯酸甲酯丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯和聚碳酸酯。聚合物測(cè)試樣品的尺寸為80mm×30mm。激光復(fù)合連接技術(shù)工作原理為：將帶有一定紋理的輥工具對(duì)金屬表面進(jìn)行加工，使金屬表面呈現(xiàn)出相應(yīng)的紋理，該紋理可以提高材料的粘附阻力，能在大量金屬片上均勻產(chǎn)生搭扣式結(jié)構(gòu)，此時(shí)通過(guò)激光熔化（SLM）將施加到金屬表面的金屬粉末融化，此時(shí)一種新的材料層被施加并連接到預(yù)先制造的表面上，可以實(shí)現(xiàn)金屬和聚合物的結(jié)合。

該激光復(fù)合連接技術(shù)需要600W的激光功率，激光頭產(chǎn)生的線光束聚焦長(zhǎng)20mm，寬1mm，可提供31W/mm2強(qiáng)度的激光，而且過(guò)程中還使用特性?shī)A緊裝置與氣動(dòng)氣缸，該夾緊裝置能施加900N的恒定力。通過(guò)試驗(yàn)證明，該激光復(fù)合連接技術(shù)能大大增加金屬表面的機(jī)械阻力并將金屬材料和復(fù)合材料緊密結(jié)合起來(lái)。