不同的熱塑性材料（圖片來自於(yu) 網絡）

工業(ye) 聚合物通常分為(wei) 兩(liang) 種主要類型：熱塑性材料和熱固性材料。熱塑性材料的用途更為(wei) 廣泛，而且它們(men) 無需經過明顯的永久性化學變化就可以被加熱或冷卻，這意味著它們(men) 可以被注塑並可以通過簡單的加熱技術連接在一起。許多注塑部件用於(yu) 含有添加劑或者短切玻璃增強纖維的發動機罩下汽車應用，但注塑限製了增強材料的用量進而限製了強度。

傳(chuan) 統的激光透射焊接應用於(yu) 這些短纖維增強材料時，相對與(yu) 諸如因高頻超聲振動，可能使增強纖維損壞的超聲焊接等工藝而言具有一定的優(you) 勢，具體(ti) 可參考《使用光纖激光器進行聚合物透射焊接》。 

使用IPG光纖激光器焊接的塑料元件

眾(zhong) 所周知的增強型長纖維熱固性複合材料已經使用了很多年。由於(yu) 高分子化學的進步，長纖維增強型熱塑性聚合物複合材料如今也被航空航天業(ye) 和其他行業(ye) 用於(yu) 半結構性應用。其中使用最多的基質材料為(wei) 聚醚醚酮（PEEK）、聚苯硫（PPS）和聚醚酰亞(ya) 胺（PEI）。這些高級工程塑料都很難加工和連接。

玻璃和碳纖維是用於(yu) 增強高分子複合材料的兩(liang) 種主要的連續纖維。由於(yu) 激光透射焊接工藝需要穿透頂層材料將熱量傳(chuan) 輸到接觸麵產(chan) 生熔化、浸潤和連接，頂層的玻璃纖維增強和下麵的吸收層碳纖維成為(wei) 了更好的選擇。在激光透射焊接工藝使用的是波長為(wei) 1070 nm的標準的近紅外光纖激光器。

 
圖1 焊接實驗工裝

圖2 表皮焊接在加強板上，3道焊縫

焊接實驗證明了該工藝的可行性。圖1展示的是該實驗使用的工裝和光路傳(chuan) 輸係統，圖2展示的是典型的用5 mm光纖激光束焊接的3道焊縫，圖3表示的是無氣孔焊縫的橫截麵，圖4表示的是在不同的複合材料組合的情況下，成功地將不同的玻璃增強材料與(yu) AS4 CF增強基材焊接的機械強度測試結果。

圖3 玻璃纖維和玻璃纖維複合物焊接的無氣孔焊縫區域

圖4 焊縫平拉與(yu) 剪切強度

總結

焊接實驗說明了高質量、高強度的激光焊接應用於(yu) 包括玻璃和碳纖維增強體(ti) 在內(nei) 的許多熱塑性複合材料的可行性。