德国Braunschweig技术大学粘接和复合材料技术系测试了各种类型的激光器在CFRP预处理方面的能力。这里给出的测试结果是采用Coherent公司的LPXpro305准分子激光器获得的,输出波长设置为308mm.脉冲宽度为28ns。光束成形和均质光学系统用于将激光器的输出光束转变为30mmlX 1. 8nun的光线,其能量密度在整个长度上的变化不到1%(辐照度呈高斯分布)。线扫描方法采用的激光密度在400 - 800rJ/cm2之间。通过改变激光的重复频率和扫描线速度,CFRP部件指定点上的总脉冲辐照变化在1%-48%之间。
被测试的CFRP是采用闭模压塑工艺生产的典型的航空航天预浸料,固化温度为120'C,固化压力大约为300kPa。为了再现表面污染的典型水平,模具上被涂刷了一层有机硅基的脱模剂.没有使用剥离膜。样品制成之后,用水冷圆锯切割,然后用异丙醇清洗,以除去残留的切削液。
SEM照片(见图2-4)显示了准分子激光器清洁CFRP所得到的表面质量,也显示了该技术的高度可控的去除污染物能力。具体来说,这些照片显示了一个进程:从简单的去除表面污染物,保持基底材料不变,到各种不同难度的污染物去除,直至露出底层的纤维。
激光清洁之后,粘接好样品.然后根据DIN 1465的标准,采用一个搭接剪切强度测试评估粘接的强度。从测试的结果,可以清楚地看出.相对于未处理的参考样品,研磨和激光清洁两种方法都能够大幅度提高茹结强度。在这个测试中,用600mJ/cm2脉冲能量的两个脉冲辐照CFRP的指定区域,能够达到最高的粘接强度。辐照强度低于或高于这个值,得到的强度都会差一点(尽管所有采用准分子激光清洁的表面质量都相当不错)。
最佳的结果发生在脉冲能量的中间值的原因又与准分子激光的精确的材料去除能力相关。以较低的脉冲能量运行只能去除极少量的材料,所以这些辐照不能完全消除所有的表面污染物。这就降低了最终的粘接强度,甚至会粘接失效(a合剂和被粘物之间的界面失去作用力)。总之,如果在进行粘接之前能够适当处理好粘接表面,那么碳纤维塑料粘接比其他连接技术具有更多优势。准分子激光器表面处理技术在最终粘接强度上能优于其他方法,同时也更经济适用。此外.这一技术具有很高的可重复性,非常适合于批量生产,是一种连续而稳定的工艺。
被测试的CFRP是采用闭模压塑工艺生产的典型的航空航天预浸料,固化温度为120'C,固化压力大约为300kPa。为了再现表面污染的典型水平,模具上被涂刷了一层有机硅基的脱模剂.没有使用剥离膜。样品制成之后,用水冷圆锯切割,然后用异丙醇清洗,以除去残留的切削液。
SEM照片(见图2-4)显示了准分子激光器清洁CFRP所得到的表面质量,也显示了该技术的高度可控的去除污染物能力。具体来说,这些照片显示了一个进程:从简单的去除表面污染物,保持基底材料不变,到各种不同难度的污染物去除,直至露出底层的纤维。
激光清洁之后,粘接好样品.然后根据DIN 1465的标准,采用一个搭接剪切强度测试评估粘接的强度。从测试的结果,可以清楚地看出.相对于未处理的参考样品,研磨和激光清洁两种方法都能够大幅度提高茹结强度。在这个测试中,用600mJ/cm2脉冲能量的两个脉冲辐照CFRP的指定区域,能够达到最高的粘接强度。辐照强度低于或高于这个值,得到的强度都会差一点(尽管所有采用准分子激光清洁的表面质量都相当不错)。
最佳的结果发生在脉冲能量的中间值的原因又与准分子激光的精确的材料去除能力相关。以较低的脉冲能量运行只能去除极少量的材料,所以这些辐照不能完全消除所有的表面污染物。这就降低了最终的粘接强度,甚至会粘接失效(a合剂和被粘物之间的界面失去作用力)。总之,如果在进行粘接之前能够适当处理好粘接表面,那么碳纤维塑料粘接比其他连接技术具有更多优势。准分子激光器表面处理技术在最终粘接强度上能优于其他方法,同时也更经济适用。此外.这一技术具有很高的可重复性,非常适合于批量生产,是一种连续而稳定的工艺。