一种金属和热塑性复合材料激光压焊装置及其方法和应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及金属和非金属复合材料激光连接技术领域，具体涉及一种金属和热塑性复合材料激光压焊装置及其方法和应用。为了解决现有技术纤维增强热塑性复合材料与金属激光压焊存在的过程不易控制，工艺繁琐，接头质量差的问题，本发明专利技术提出一种金属和热塑性复合材料激光压焊装置及其方法和应用，设置激光器与球形压头同轴，可以确保随焊加压，首先从压力影响流动性的角度，可以在原有焊接时间内加速熔融层流入金属表面微织构间隙；其次从压力影响界面热传导的角度，接触压力的增加能够提升界面传热，促使CFRP基体在更短时间内熔融，从一定程度上增加了熔融层保持熔融状态的时间，有利于消除界面空隙。于消除界面空隙。于消除界面空隙。

【技术实现步骤摘要】
一种金属和热塑性复合材料激光压焊装置及其方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属和非金属复合材料激光连接
，具体涉及一种金属和热塑性复合材料激光压焊装置及其方法和应用。

技术介绍

[0002]汽车轻量化的迫切需求促使了金属和热塑性复合材料的搭接复合结构的进一步应用。采用高比强度和高比刚度的碳纤维增强热塑性高分子基复合材料(以下简称CFRP)代替传统上单一的金属结构，能够极大地降低车身自重，显著降低能源消耗。目前，激光热导焊接工艺已经发展成为金属和热塑性复合材料的先进连接技术之一，备受国内外研究学者关注。
[0003]由于金属和CFRP巨大的理化性能差异，两者之间难以形成高强度的界面结合。通过激光表面微织构技术加强机械锚固效应从而提高接头强度，是目前强化金属和CRRP激光热导焊接头的主要措施。其原理便是利用激光烧蚀作用在金属表面预制具有一定深度和形状的微织构，在焊接过程中使得CFRP基体的熔融层流入微织构，与之形成机械咬合，同时增加二者接触面积，达到提高接头强度的目的。
[0004]然而，专利技术人研究发现，由于CFRP基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属和热塑性复合材料激光压焊装置，其特征在于，包括：支撑台、激光器和球形压头，支撑台设有通槽，球形压头位于通槽内，球形压头一端与顶杆活动连接；所述支撑台设有夹具，夹具与激光器位于支撑台的同侧，激光器与顶杆位于支撑台两侧，激光器、球形压头、顶杆轴线重合。2.根据权利要求1所述金属和热塑性复合材料激光压焊装置，其特征在于，所述夹具为两个，位于通槽两侧。3.根据权利要求1所述金属和热塑性复合材料激光压焊装置，其特征在于，所述顶杆通过气动加压装置为球形压头提供压力；优选地，所述压力可调节范围为200
‑
2000N。4.根据权利要求1所述金属和热塑性复合材料激光压焊装置，其特征在于，所述装置还包括金属和热塑性复合材料，热塑性复合材料位于金属和支撑台之间。5.根据权利要求4所述金属和热塑性复合材料激光压焊装置，其特征在于，所述金属表面设有微织构，微织构由凹槽阵列结构组成，间距80～200μm，深度200
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450μm；优选地，所述凹槽形状为锥形、圆柱形、球头形或楔形凹槽形状；优选地，所述金属选自钛合金、不锈钢、铝合金、镁合金中的至少一种，金属厚度为1
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5mm。6.根据权利要求4所述金属和热塑性复合材料激光压焊装置，其特征在于，所述热塑性复合材料选自短程或连续碳纤维增强的聚醚醚酮、聚苯硫醚或尼龙六中的至少一种，增强热塑性复合材料板厚为2
‑
5mm。7.使用权利要求1至6中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿培皓，马宏，秦国梁，王鸣翔，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：