专利名称：一种对玻璃纤维布进行焊接的方法
技术领域：
本发明涉及玻璃纤维布连接，特别涉及一种对玻璃纤维布进行焊接的方法。
背景技术：
玻璃纤维增强树脂基复合材料具有高比强度、比模量等优点，在许多领域有着广泛应用。但是，层合复合材料因层的存在而带来力学性能的弱点:例如:易分层、开裂敏感和损伤扩展快、沿厚度方向的刚度和强度低、冲击韧性和损伤容限水平较低、抗面内剪切强度低等。三维编织物(又称三维预成形件)可以克服分层现象，形状复杂制件的整体编织仍会利用缝合方法把三维预成形件连接起来，但是，缝合连接处的力学性能下降。
发明内容
本发明提供了一种对玻璃纤维布进行焊接的方法，本方法提高了玻璃纤维增强树脂基复合材料的力学性能，克服了分层现象，解决了二维层合结构的分层和三维预成形件的连接问题，详见下文描述:一种对玻璃纤维布进行焊接的方法，所述方法包括以下步骤:(I)选择一种熔化时连接玻璃纤维布的玻璃粉，用粘接剂将所述玻璃粉调成浆状，喷涂在玻璃纤维布层之间；(2)选择一种能透过玻璃纤维布和所述玻璃粉的超短脉冲激光，调节所述超短脉冲激光的光路，使得所述超短脉冲激光通过物镜聚焦在待焊接玻璃纤维布之间的所述玻璃粉上，当所述超短脉冲激光强度大于等于多光子吸收阈值时，所述玻璃粉发生多光子吸收电离，产生自由电子，即种子电子，所述种子电子吸收激光能量；(3)当所述种子电子吸收的激光能量达到所述玻璃粉的熔化阈值时，所述玻璃粉发生熔化，并将玻璃纤维布连接在一起；随着所述超短脉冲激光沿着预先设计的路线进行扫描，把整个玻璃纤维布焊接在一起；(4)清洗所述掉粘接剂或者加热玻璃纤维布，使所述粘接剂完全挥发。玻璃粉的熔点低于玻璃纤维布的熔点。本发明提供的技术方案的有益效果是:通过在多层玻璃纤维布之间或三维预成形件连接处喷涂玻璃粉，利用聚焦的超短脉冲激光的多光子吸收特性，使激光透过玻璃纤维布，将低熔点玻璃粉熔化，在不破坏玻璃纤维结构的前提下，实现玻璃纤维布层间连接或三维预成形件的连接。本方法不仅提高了复合材料的力学性能，又适用于自动化生产，提高了玻璃纤维增强树脂基复合材料的力学性能，克服了分层现象，解决了二维层合结构的分层和三维预成形件的连接问题。
图1为激光光强分布曲线图2为本发明采用的装置示意图；图3为本发明提供的一种对玻璃纤维布进行焊接的方法的流程图。附图中，各标号所代表的部件列表如下:1:多光子吸收阈值光强；2:光斑直径；3:激光光强分布曲线；4:超短脉冲激光；5:物镜；6:第一片玻璃纤维布；7:第二片玻璃纤维布；8:玻璃粉。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。为了提高玻璃纤维增强树脂基复合材料的力学性能，克服分层现象，解决二维层合结构的分层和三维预成形件的连接问题，本发明实施例提供了一种对玻璃纤维布进行焊接的方法，参见图1、图2和图3，该方法包括以下步骤:101:选择一种熔化时可以连接玻璃纤维布的玻璃粉8，用粘接剂将玻璃粉8调成浆状，喷涂在玻璃纤维布层之间；
具体实现时，根据实际应用中的玻璃纤维布需要确定玻璃粉的选择，通常选择熔点低于玻璃纤维布的玻璃粉，粘接剂是可以清洗掉的或者在高温下完全挥发的。喷涂玻璃粉的方式可以是手工或喷涂的任意一种，玻璃纤维布可以是两层或多层，本发明实施例对此不做限制。102:选择一种能透过玻璃纤维布和玻璃粉8的超短脉冲激光4，调节超短脉冲激光4的光路，使得超短脉冲激光4通过物镜5聚焦在待焊接玻璃纤维布之间的玻璃粉8上，当超短脉冲激光强度大于等于多光子吸收阈值时，玻璃粉8发生多光子吸收电离，产生自由电子，即种子电子，种子电子吸收激光能量；具体实现时，根据实际应用中的玻璃纤维布和玻璃粉8需要确定激光4的功率，超短脉冲激光通常选取脉冲宽度为飞秒或皮秒数量级，本发明实施例对此不做限制。103:当种子电子吸收的激光能量达到玻璃粉8的熔化阈值时，玻璃粉8发生熔化，并将玻璃纤维布连接在一起；随着激光沿着预先设计的路线进行扫描，把整个玻璃纤维布焊接在一起；104:清洗掉粘接剂，或加热玻璃纤维布，使粘接剂完全挥发。其中，熔化阈值根据实际应用中的玻璃粉需要进行设定，具体实现时本发明实施例对此不做限制。下面以对两片玻璃纤维布进行焊接为例对本方法进行详细的描述:首先，用去离子水将玻璃粉8调成浆状，喷涂在第一片玻璃纤维布6和第二片玻璃纤维布7之间，烘干待用；其次，选择一种能透过待焊接第一片玻璃纤维布6、第二片玻璃纤维布7和玻璃粉填料的超短脉冲激光4，超短脉冲激光4采用脉冲宽度为riOO飞秒、重复频率为0.5 50MHz、功率为1 20W和波长为1040nm的飞秒激光放大器作为激光源；使超短脉冲激光4通过数值孔径为0.05^1.4物镜5聚焦在待焊接的第一片玻璃纤维布6和第二片玻璃纤维布7之间的玻璃粉8上。当超短脉冲激光强度大于等于玻璃粉8多光子吸收阈值光强I时，玻璃粉8发生多光子吸收电离，产生自由电子，即种子电子，种子电子吸收超短脉冲激光4的能量；当种子电子吸收的激光能量达到玻璃粉8的熔化阈值时，玻璃粉8发生熔化，并将(焦点处)第一片玻璃纤维布6和第二片玻璃纤维布7连接在一起。随着超短脉冲激光4沿着预先设计的路线进行扫描，把整个玻璃纤维布焊接在一起。最后，清洗掉粘接齐IJ，或者加热玻璃纤维布，使粘接剂完全挥发。本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种对玻璃纤维布进行焊接的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)选择一种熔化时连接玻璃纤维布的玻璃粉，用粘接剂将所述玻璃粉调成浆状，喷涂在玻璃纤维布层之间； (2)选择一种能透过玻璃纤维布和所述玻璃粉的超短脉冲激光，调节所述超短脉冲激光的光路，使得所述超短脉冲激光通过物镜聚焦在待焊接玻璃纤维布之间的所述玻璃粉上，当所述超短脉冲激光强度大于等于多光子吸收阈值时，所述玻璃粉发生多光子吸收电离，产生自由电子，即种子电子，所述种子电子吸收激光能量； (3)当所述种子电子吸收的激光能量达到所述玻璃粉的熔化阈值时，所述玻璃粉发生熔化，并将玻璃纤维布连接在一起；随着所述超短脉冲激光沿着预先设计的路线进行扫描，把整个玻璃纤维布焊接在一起； (4 )清洗掉所述粘接剂，或加热玻璃纤维布，使所述粘接剂完全挥发。
2.根据权利要求1所述的一种对玻璃纤维布进行焊接的方法，其特征在于，所述玻璃粉的熔点低于玻璃纤维布的熔点。
全文摘要
一种对玻璃纤维布进行焊接的方法，将玻璃粉调成浆状，喷涂在玻璃纤维布层之间；调节超短脉冲激光的光路，使得超短脉冲激光通过物镜聚焦在待焊接玻璃纤维布之间的玻璃粉上，当超短脉冲激光强度大于等于多光子吸收阈值时，玻璃粉发生多光子吸收电离，产生种子电子，种子电子吸收激光能量；当种子电子吸收的激光能量达到玻璃粉的熔化阈值时，玻璃粉发生熔化，并将玻璃纤维布连接在一起；随着超短脉冲激光沿着预先设计的路线进行扫描，把整个玻璃纤维布焊接在一起。本方法不仅提高了复合材料的力学性能，又适用于自动化生产，提高了玻璃纤维增强树脂基复合材料的力学性能，克服了分层现象，解决了二维层合结构的分层和三维预成形件的连接问题。
文档编号B29C65/16GK103085274SQ20131000949
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者贾威, 于俭, 刘博文, 胡明烈, 柴路, 王清月 申请人:天津大学