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聚合物-金屬部件的激光復合連接技術

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)品制造中廣泛應用聚合物或聚合物基復合材料代替全金屬材料，以改善產(chǎn)品的性能。汽車行業(yè)應用聚合物的部件有車門模塊、座椅、儀表板和保險杠橫梁等。由于聚合物或聚合物基復合材料能提供較好的性能（如高強度/質量比、更好的耐腐蝕性），并能降低制造成本，因此為實現(xiàn)產(chǎn)品在整個生命周期內對環(huán)境影響小，以及降低原材料和能源消耗的目標，聚合物-金屬混合應用材料正在以很快的速度代替全金屬結構材料，但是聚合物與金屬的連接卻成為較為關注的問題。

目前，最新的聚合物與金屬的連接技術為激光復合連接技術。為了進行激光復合連接試驗，本文選擇的復合材料為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。聚合物測試樣品的尺寸為80mm×30mm。激光復合連接技術工作原理為：將帶有一定紋理的輥工具對金屬表面進行加工，使金屬表面呈現(xiàn)出相應的紋理，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)生搭扣式結構，此時通過激光熔化（SLM）將施加到金屬表面的金屬粉末融化，此時一種新的材料層被施加并連接到預先制造的表面上，可以實現(xiàn)金屬和聚合物的結合。

該激光復合連接技術需要600W的激光功率，激光頭產(chǎn)生的線光束聚焦長20mm，寬1mm，可提供31W/mm2強度的激光，而且過程中還使用特性夾緊裝置與氣動氣缸，該夾緊裝置能施加900N的恒定力。通過試驗證明，該激光復合連接技術能大大增加金屬表面的機械阻力并將金屬材料和復合材料緊密結合起來。