0为热塑性复合材料、第二工件120为金属材料时，第一工件110和第二工件120的拼接方式也可为对接或角接。
[0042]参见图2和图3，当第一工件110为热塑性复合材料、第二工件120为金属材料时，S2包括以下步骤:将第一工件110的待焊面和第二工件120的待焊面对接或角接，然后在对接区域或角接区域的两侧贴合金属过渡件130，再通过夹具300将金属过渡件200、第一工件110和第二工件120固定，并施加一定压力(该压力的大小视具体的焊接工艺而定)，得到待焊组合体100 ;将激光200聚焦后在金属过渡件130的表面按照预设路径扫描，扫描完毕后，关闭激光器，取下夹具300，完成焊接过程。
[0043]需要说明的是，在其他实施例中，当第一工件110为热塑性复合材料、第二工件120为金属材料时，第一工件110和第二工件120的拼接方式也可为搭接。
[0044]较佳地，在贴合金属过渡件130之前，需要将金属过渡件130进行预处理，作为一种可实施方式，预处理过程为:将金属过渡件130的表面打磨毛化，并清洗干燥。该方式能够增加金属过渡件130的粗糙程度，使得焊接更为牢固。
[0045]其中，金属过渡件130可选用不锈钢、碳钢或铝合金；并且，金属过渡件130的厚度不宜过大或过小，厚度过大，激光200的热传导效果不佳，且对待焊接工件的影响较大，厚度过小，则容易导致热塑性复合材料的变形。较佳地，金属过渡件130的厚度为Imm?10cm，该厚度能够将激光200的能量有效传递至待焊接工件，可保证热塑性复合材料的表面熔融，进而完成焊接过程，同时，又避免了热量传导过快而造成的热塑性复合材料变形的发生。
[0046]本发明中，所使用的激光200的范围较广，优选为红外光、可见光和紫外光；焊接方式可为点焊或连续焊；激光200的扫描路径可为直线或曲线，视具体的待焊接工件和焊接需求而定。
[0047]本发明的热塑性复合材料的焊接方法，首先将激光作用于金属材料表面，通过金属材料将热量传递至热塑性复合材料，热塑性复合材料的表面受热熔融，熔融的热塑性材料充当了焊料，该焊料冷却后即可将两个工件焊接在一起。本发明通过热传导的方式实现焊接过程，避免了激光直接照射在热塑性复合材料上造成的熔融区域过大致使热塑性材料变形现象的发生，当热塑性复合材料的熔点较低时，也可以顺利实现热塑性复合材料与热塑性复合材料之间，以及热塑性复合材料与金属材料之间的焊接，且焊缝均匀、焊接质量尚O
[0048]本发明的热塑性复合材料的焊接方法，具有工艺简单、成本低廉、加热速度快、穿透能力强、热影响区小，接头强度高、成分均匀等优点，并可完成一次性大面积焊接，在新能源汽车、无人机、航空航天领域热塑性复合材料零部件的加工上有广泛的应用前景。
[0049]为了更好地理解本发明，下面通过具体的实施例对本发明的热塑性复合材料的焊接方法进行进一步说明。
[0050]实施例1
[0051](I)将铝合金工件的待焊面打磨毛化，用丙酮清洗干净并吹干；
[0052](2)将碳纤维增强的PE-聚乙烯工件的待焊面清洗干净并吹干；
[0053](3)按照图1所示的方式，将铝合金工件放置在碳纤维增强的PE-聚乙烯工件的上面进行搭接，使二者的待焊面相互接触；
[0054](4)利用夹具将待焊接的铝合金工件和碳纤维增强的PE-聚乙烯工件固定，并通过夹具对铝合金工件和碳纤维增强的PE-聚乙烯工件施加20N的压力；
[0055](5)将激光聚焦后在铝合金表面加热，以5m/s的速度沿预设的路径进行扫描；
[0056](6)扫描完毕后，关闭激光器，取下夹具，完成焊接过程。
[0057]实施例2
[0058](I)将硼纤维增强的PC-聚碳酸酯工件和石墨纤维增强的聚苯醚工件的待焊面利用丙酮清洗干净并吹干；
[0059](2)将厚度为3cm的两片铝合金过渡件的表面打磨毛化，用丙酮清洗干净并吹干；
[0060](3)按照图2所示的方式，将硼纤维增强的PC-聚碳酸酯工件和石墨纤维增强的聚苯醚工件的待焊面进行对接；并在对接区域的两侧贴合铝合金过渡件，并用夹具固定，同时通过夹具对金属过渡件施加1N的压力；
[0061](5)将激光聚焦后依次在对接区域两侧的铝合金过渡件表面加热，以8m/s的速度沿着预设的路径进行扫描；
[0062](6)扫描完毕后，关闭激光器，取下夹具，完成焊接过程。
[0063]实施例3
[0064](I)将硼纤维增强的PE-聚乙烯工件和石墨纤维增强的PE-聚乙烯工件的待焊面利用丙酮清洗干净并吹干；
[0065](2)将厚度为3cm的两片铝合金过渡件表面打磨毛化，用丙酮清洗干净并吹干，其中，一片铝合金过渡件为直片，另一片铝合金过渡件存在一定的弯折角；
[0066](3)按照图3所示的方式，将硼纤维增强的PE-聚乙烯工件和石墨纤维增强的PE-聚乙烯工件的待焊面进行角接；并在交界区域的两侧贴合铝合金过渡件，用夹具固定，同时通过夹具对金属过渡件施加25N的压力；
[0067](4)将激光聚焦后依次在交界区域两侧的铝合金过渡件的表面加热，以lOm/s的速度沿着预设的路径进行扫描；
[0068](5)扫描完毕后，关闭激光器，取下夹具，完成焊接过程。
[0069]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种热塑性复合材料的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤: S1:将第一工件的待焊面和第二工件的待焊面进行预处理，其中，所述第一工件为热塑性复合材料，所述第二工件为热塑性复合材料或金属材料； S2:将所述第一工件的待焊面和所述第二工件的待焊面拼接在一起并固定，得到待焊组合体，其中，所述待焊组合体中存在金属材料；将激光聚焦后在所述待焊组合体中的金属材料表面按照预设路径扫描，完成焊接过程。
2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料的焊接方法，其特征在于，所述第二工件为金属材料时， S2包括以下步骤:将所述第一工件的待焊面和所述第二工件的待焊面拼接在一起并直接固定，得到待焊组合体；将激光聚焦后在所述第二工件的表面按照预设路径扫描，扫描完毕后，关闭所述激光，完成焊接过程。
3.根据权利要求1所述的热塑性复合材料的焊接方法，其特征在于，所述第二工件为热塑性复合材料时， S2包括以下步骤:将所述第一工件的待焊面和所述第二工件的待焊面拼接在一起，然后在拼接区域的两侧贴合金属过渡件，并将所述金属过渡件、所述第一工件和所述第二工件固定，得到待焊组合体；将激光聚焦后在所述待焊组合体中的金属过渡件表面按照预设路径扫描，扫描完毕后，关闭所述激光，完成焊接过程。
4.根据权利要求3所述的热塑性复合材料的焊接方法，其特征在于，在所述拼接区域的两侧贴合金属过渡件之前，还包括以下步骤: 将金属过渡件的表面打磨毛化，并清洗干燥。
5.根据权利要求3所述的热塑性复合材料的焊接方法，其特征在于，所述金属过渡件的厚度为lmm-10cm。
6.根据权利要求1所述的热塑性复合材料的焊接方法，其特征在于，所述第一工件的预处理步骤为:将所述第一工件的待焊面清洗干净并干燥； 所述第二工件为热塑性复合材料时，所述第二工件的预处理步骤为:将所述第二工件的待焊面清洗干净并干燥； 所述第二工件为金属材料时，所述第二工件的预处理步骤为:将所述第二工件的待焊面打磨毛化，清洗干净并干燥。
7.根据权利要求1所述的热塑性复合材料的焊接方法，其特征在于，所述热塑性复合材料为纤维增强的热塑性树脂基复合材料。
8.根据权利要求7所述的热塑性复合材料的焊接方法，其特征在于，所述热塑性复合材料为碳纤维、硼纤维、石墨纤维或碳化硅增强的PE-聚乙烯、PVC-聚氯乙烯、PS-聚苯乙烯、PA-聚酰胺、POM-聚甲醛、PC-聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜或橡胶。
9.根据权利要求1所述的热塑性复合材料的焊接方法，其特征在于，所述第一工件和所述第二工件的固定包括以下步骤: 通过夹具将所述第一工件和所述第二工件进行固定，并通过所述夹具对所述第一工件和所述第二工件施加一定压力。
10.根据权利要求1所述的热塑性复合材料的焊接方法，其特征在于，所述第一工件和所述第二工件的拼接方式为搭接、对接或角接。
【专利摘要】本发明公开了一种热塑性复合材料的焊接方法，包括以下步骤：S1：将第一工件的待焊面和第二工件的待焊面进行预处理，其中，第一工件为热塑性复合材料，第二工件为热塑性复合材料或金属材料；S2：将第一工件的待焊面和第二工件的待焊面拼接在一起并固定，得到待焊组合体，其中，待焊组合体中存在金属材料；将激光聚焦后在待焊组合体中的金属材料表面按照预设路径扫描，完成焊接过程。本发明的焊接方法可顺利实现热塑性复合材料与热塑性复合材料，以及热塑性复合材料与金属材料之间的激光焊接，焊缝均匀、焊接质量高，在新能源汽车、无人机、航空航天领域有广泛的应用前景。
【IPC分类】B29C65-16
【公开号】CN104626543
【申请号】CN201510014414
【发明人】焦俊科, 王飞亚, 王欣, 张文武
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月12日