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    激光焊接是一种高效周详的焊接要领，使用高能量密度的激光束作为热源。激光焊接以其高精度、高效率及高顺应性的特色，于航空制造范畴阐扬着愈来愈主要的作用。热塑性复合质料激光焊接的基来源根基理属在热熔焊领域，即热塑性复合质料接收激光注入的部门能量，将其转化成热能，从而到达焊接的目的。

按照质料对于激光波长接收率的差异，热塑性复合质料激光焊接分为直接焊接及透射焊接。直接焊接中，与毗连界面相切的激光束直接照射接缝处，融化界面双侧质料实现毗连，经常使用在构件对于焊。透射焊接中，两工件搭接，激光束透过透射率高的上部质料，将能量运送到接收率高的下部质料上外貌，使接触外貌升温融化完成毗连，其机制是接触面于高温下形成不变键的自粘历程。

激光透射焊接

比拟激光直接焊接，激光透射焊接更经常使用在热塑性复合质料毗连，但对于质料光学特征要求高，上部质料透光率需高在50%，下部低在20%，低透射率及吸光强的玄色质料不合用。可经由过程掺入添加剂改善质料光学特征，如添加炭黑提高下部质料接收率，但会使构件染色。上层透明质料被激光照射部门升温，光束阔别后快速降温，除了接触面四周外其他区域不熔融。该技能于热塑性塑料焊接范畴较成熟，欧洲多家公司已经推出专用装备。

激光透射焊接界面的温度漫衍

最近几年来，海内外学者对于热塑性复合质料激光焊接技能开展了工艺参数优化、毗连界面几何外形设计、质料改性及工艺立异等摸索性研究：

工艺参数优化与接头质量晋升方面，Choi等[1]用1940nm铥激光实现特定复合质料毗连，发明适量增长激光照射点单元面积数目可提高接头强度，过量则因热量耗散降低强度；

差别数目激光光斑下 CF/PEKK 复合质料的载荷 拉伸曲线

焦俊科等[2]对于相干焊接温度场建模，发明激光功率增年夜，熔宽及熔深增年夜，焊接速率、光斑半径增年夜则减小；

工艺参数对于 CFRTP/ 钛合金焊接接头熔深及熔宽的影响

毗连界面几何外形设计方面，Bastos等[3]研究注解三角形肋样件搭接剪切强度更高，增长肋宽度可提高强度，增长肋高度则降低；

两种外形焊接肋的搭接剪切强度

质料改性方面，Yu[4]等引入差别熔点金属颗粒接收剂研究其与焊接参数对于接头的影响；

刘一凡[5]采用双向调控界面强化接头实现镁合金与复合质料高强度毗连；

工艺立异方面，贾少辉等[6]将激光搅拌焊接引入相干质料焊接，发明其接头强度更高，能削减气孔缺陷；

综述性研究方面，Jiao等[7]总结了相干毗连研究进展并指出需进一步研究的内容；

Gon alves等[8]概述了热塑性复合质料激光焊接的四个重要方面。

焊接速率及激光功率是影响焊接质量的重要工艺参数。下表对于比了差别激光功率、差别焊接速率下焊接区的毗连强度。可以看到：于不异激光功率下，随焊接速率降低，接头毗连强度先增后减，这是由于速率降低时焊接区温度靠近树脂气化温度，树脂充实融化形成好接头，而速率太低时温渡过高，接头内部呈现年夜气泡致使强度降低。不异焊接速率下，随激光功率增长，接头强度逐渐降低，因功率太高使树脂年夜量热分化，毗连界面形成年夜量气泡，削减碳纤维板与树脂接触面积，影响毗连强度。是以，确定焊接速率后，需选择适合激光功率，使树脂彻底融化且流动性优良，以得到最好毗连强度。

差别激光功率下接头强度随扫描速率变化纪律

参考文献

[1] CHOI I, ROH H D, JEONG W N, et al. Laser-assisted joining of carbon fiber reinforced polyetherketoneketone thermoplastic composite laminates[J]. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2022, 163: 107228.

[2] 焦俊科,徐纪豪,井成虎,等.碳纤维加强热塑性复合质料/钛合金激光焊接模仿仿真研究[J].航空制造技能,2022,65(21):45 53. JIAO Junke,XU Jihao,JING Chenghu,et al. Numerical simulation of laser welding of carbon fiber reinforced thermoplastic composites and titanium alloy[J]. Aeronautical Manufacturing Technology,2022,65(21):45 53.

[3] BASTOS L,ALVES M,SOUSA B,et al. Transmission laser welding of thermoplastics:Influence of welding parameters and rib dimensions on the strength of welded joints[J]. Journal of Advanced joining Processes,2023,8:100173.

[4] YU X D,LONG Q,CHEN Y N,et al. Laser transmission welding of dissimilar transparent thermoplastics using different metal particle absorbents[J]. Optics Laser Technology,2022,150:108005.

[5] 刘一凡.镁合金/碳纤维加强热塑复材激光毗连界面双向调控研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业年夜学,2022. LIU Yifan. Research on interfacial bidirectional regulation behavior of laser joining of magnesium alloy/CFRTP[D]. Harbin:Harbin Institute of Technology,2022.

[6] 贾少辉,贾剑平,焦俊科,等.碳纤维加强热塑性复合质料/铝合金激光搅拌焊接试验和仿真研究[J].中国激光,2019,46(7):0702006. JIA Shaohui,JIA Jianping,JIAO Junke,et al. Experimental and numerical studies on laser stir welding of carbon fiber reinforced thermal polymers/aluminum alloy[J]. Chinese Journal of Lasers,2019,46(7):0702006.

[7] JIAO J K,XU J H,JING C H,et al. Laser welding process and strength enhancement of carbon fiber reinforced thermoplastic composites and metals dissimilar joint:A review[J]. Chinese Journal of Aeronautics,2023,36(12):13 31.

[8] GON ALVES L F F F,DUARTE F M,MARTINS C I,et al. Laser welding of thermoplastics:An overview on lasers,materials,processes and quality[J]. Infrared Physics Technology,2021,119:103931.

内容信息

来历：

戴晟. 航空热塑性复合质料焊接技能研究和运用进展[J]. 航空制造技能, 2025, 68(16): 105 122.

DAI Sheng. Research and application advances in welding technology of aerospace thermoplastic composites[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2025, 68(16): 105 122.

转自：将来低空

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