塑料與金屬激光焊接

塑料與金屬連接工藝

如今，在越來越多的工業(yè)應(yīng)用中，激光器已被視為一種用于直接將塑料/ 復(fù)合材料與金屬進行焊接的替代解決方案，這種非接觸式的加工手段提供了最高的工藝靈活性。

當前，汽車行業(yè)的驅(qū)動因素之一是如何在不增加成本或?qū)π阅?、質(zhì)量和安全性等造成損害或影響的情況下制造出更輕量化的汽車。例如對于座椅結(jié)構(gòu)來說，這主要包括使用更薄，強度更高的鋼材，近年來混合型材料結(jié)構(gòu)也得到了廣泛的研究。這一點同樣適用于僅金屬類的混合結(jié)構(gòu)以及金屬/塑料復(fù)合材料所打造的部件結(jié)構(gòu)。

這些混合材料結(jié)構(gòu)的使用會帶來許多不同的挑戰(zhàn)，最明顯的是如何將具有不同化學(xué)、機械和熱性質(zhì)的構(gòu)成材料焊接在一起。目前用于焊接塑料和金屬材質(zhì)的最傳統(tǒng)的技術(shù)是粘合劑粘合、機械焊接、包覆成型或這些工藝的組合，此類手段都涉及大量的組裝操作，以及會產(chǎn)生設(shè)計上的限制。

激光器

在越來越多的工業(yè)應(yīng)用中，激光器已經(jīng)被視作為一種用于直接將塑料/ 復(fù)合材料與金屬進行焊接的替代型解決方案。該方法不需要額外的液體/固體粘合劑或組裝元件，并且與機械接頭和復(fù)雜且昂貴的模具相比，激光器提供了很高的工藝靈活性。

激光直接連接金屬與塑料首先需要金屬表面處理，通過在該區(qū)域掃描激光并局部燒蝕材料，在金屬表面上形成帶槽的微觀結(jié)構(gòu)。 凹槽可以小到幾微米寬，而通過在同一區(qū)域上多次掃描激光可以改變深度。使用高頻脈沖激光器在金屬表面加工出深槽后，使用治具壓合金屬與塑料，利用連續(xù)激光加熱熔化結(jié)合處塑料后形成有效連接。

塑料與金屬連接效果

通過測試，各類熱塑性塑料均可與不銹鋼、鋁合金、銅合金等實現(xiàn)連接，焊接后破壞拉伸測試焊縫不脫落，焊接強度可高于塑料母材強度。

塑料與金屬連接應(yīng)用

    Faurecia公司汽車部件中座椅靠背后兩側(cè)側(cè)梁構(gòu)件采用PA+GF30復(fù)合材料，其他鋼部件保持不變，通過激光實現(xiàn)上下橫梁組件和復(fù)合側(cè)梁構(gòu)件之間的焊接。

      在很多工業(yè)應(yīng)用中，人們對于小型并且質(zhì)輕的零部件具有非常強烈的需求。為了滿足需求，異種材料的連接成為了人們關(guān)注的焦點。在產(chǎn)品設(shè)計的過程中，因金屬材料本身具有很多優(yōu)異的性能，如：高塑性、高導(dǎo)熱性、易加工性等，因此在異種材料連接方面是不可或缺的。同時，塑料具有抗腐燭性、重量輕及隔熱性等優(yōu)點。但是由于兩種材料的不同的性質(zhì)，在生產(chǎn)零件的過程中，實現(xiàn)金屬與塑料的良好連接就成為難點。異種材料的連接通常采用膠接和機械連接。使用激光連接小型并且復(fù)雜的形狀的產(chǎn)品是解決塑料與金屬材料有效的方法。