Nedávno tím výskumníka Yang Shanglu zo Šanghajského inštitútu optiky a presných strojov (SIPM) Čínskej akadémie vied (CAS) dosiahol nový pokrok v laserovom spájaní heterogénnych spojov kompozitov z kovových a uhlíkových vlákien vo výskumnom a vývojovom centre. laserovej inteligentnej výrobnej technológie. Tím použil laditeľný obdĺžnikový polovodičový laser s plochým vrcholom ako zdroj tepla na realizáciu spojenia vysokopevnostnej ocele a kompozitov z uhlíkových vlákien na báze termoplastickej živice, objasnil vzťah medzi medzifázovou tepelnou históriou heterogénnych materiálov, mechanizmom tvarovania rozhrania. a spoločný výkon a predložili nový typ stratégie procesu vstupu laserového tepla. Súvisiace výsledky výskumu sú zhrnuté ako „Vplyv medzifázovej tepelnej histórie na väzbový mechanizmus laserom podporovaného spájania QP980-CFRTP s nastaviteľným pravouhlým laserovým lúčom s plochým vrchom“, publikovaný v Composite Structures.
Vývoj vysokovýkonných hybridných štruktúr s multimateriálovými systémami je rastúcim trendom v leteckom priemysle. Termoplastické kompozity vystužené uhlíkovými vláknami (CFRTP) majú vysokú špecifickú pevnosť a húževnatosť a možno ich hybridizovať s kovmi, aby sa splnili požiadavky na odľahčenie konštrukcie a kontrolu nákladov. Vzhľadom na obrovský rozdiel vo fyzikálno-chemických vlastnostiach medzi kovmi a kompozitmi sú existujúce metódy spájania odlišných materiálov nedostatočné a existuje naliehavá potreba vyvinúť nové procesy spájania s vysokou kvalitou a účinnosťou.
Tím skúma medzifázovú tepelnú históriu procesu spájania pomocou lasera, analyzuje teplotný stav živicovej matrice a jej zmáčacie správanie na kovovom povrchu a porovnáva účinky rôznych medzifázových tepelných histórií na defekty medzifázového spájania, chemické zloženie, spoj. silné stránky a zlyhania. Prostredníctvom metódy návrhu tepelnej histórie rozhrania a regulácie procesu laserového tepelného vstupu sa realizuje limitná medzipovrchová teplota a dostatočný čas zdržania, čo pomáha matrici živice roztaviť sa a úplne difundovať na kovový povrch, vyplniť mikropóry na rozhraní a podporiť chemickou väzbou, výsledkom čoho je kvalitný spoj so špičkovým zaťažením vyšším ako 10 kN a pevnosťou v šmyku nad 22 MPa. Výsledky súvisiaceho výskumu majú širokú škálu vyhliadok na uplatnenie v leteckom a kozmickom priemysle a iných súvisiacich oblastiach.
Obrázok 1. Proces spájania pomocou lasera, ultrarýchla štruktúra povrchovej úpravy laserom a monitorovanie tepelnej histórie rozhrania
Obrázok 2. Vzťah medzi tepelnou históriou na rozhraní a správaním sa živice na povrchu kovu
