本文采用光纖激光器在不銹鋼表面上制備圓形陣列結(jié)構(gòu)來增強不銹鋼與塑料的連接強度。研究了激光制備的圓形陣列結(jié)構(gòu)參數(shù)以及連接參數(shù)對不銹鋼與塑料連接強度的影響。結(jié)果表明,不銹鋼表面經(jīng)過激光掃描構(gòu)形處理后能顯著提高不銹鋼與塑料的連接強度,在壓力作用下,熔融塑料滲入激光構(gòu)造微孔形成的機械互鎖是增強不銹鋼與塑料連接強度的主要機制。激光構(gòu)形后不銹鋼表面上的毛刺高度、數(shù)量以及覆蓋率對連接接頭的連接強度有重要影響。毛刺高度為10～20μm,毛刺數(shù)量占比T_m小于14.82%時,不銹鋼與塑料在連接面處斷裂,剪切力隨著T_m的增加而增加;當T_m值高于14.82%時,在塑料處斷裂,且剪切力數(shù)值在塑料的平均拉伸斷裂力（950 N）上下浮動。不銹鋼與塑料連接接頭斷裂于塑料處時所對應(yīng)的最小覆蓋率為38.5%,此時剪切力為900 N。此外,激光掃描處理過程中不銹鋼與塑料連接的溫度與壓力對連接強度有重要影響,在加熱溫度為400℃時,不銹鋼與塑料連接接頭的剪切力最強;當壓力為75 kN時,不銹鋼與塑料連接接頭的剪切力最強。 

【文章來源】：中國光學(xué). 2020,13(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

圖1 兩種材料樣品和連接區(qū)域的尺寸

采用單因素變量法確定溫度和壓力的參數(shù)后,研究圓形陣列結(jié)構(gòu)的毛刺個數(shù)占比和覆蓋率對連接強度的影響。實驗過程中首先用激光在不銹鋼表面上構(gòu)造出圓形陣列結(jié)構(gòu),然后將其放入電阻爐中加熱至所需溫度;隨后取出不銹鋼板將其放在固定于壓力連接裝置上的塑料板上面,并用夾緊機構(gòu)向兩種材料的搭接處加壓,壓力裝置如圖4所示。連接過程中,不銹鋼的熱量傳遞給塑料,使塑料表面部分熔化,在連接壓力的作用下熔化的塑料流入金屬表面的微孔結(jié)構(gòu)中。為了確保不銹鋼與塑料的有效連接需要保壓1分鐘。實驗采用美國INSTRON公司生產(chǎn)的150DX型液壓式萬能試驗機對連接接頭的強度進行了測試。采用德國Zeiss公司生產(chǎn)的型號為EVOMA25的掃描電子顯微鏡觀察了金屬與塑料的連接截面。利用德國Zeiss公司生產(chǎn)的型號為LSM700的激光掃描共聚焦顯微鏡對微孔陣列結(jié)構(gòu)進行了觀察。圖3 陣列單元內(nèi)激光掃描軌跡與光斑間距

陣列單元內(nèi)激光掃描軌跡與光斑間距

【參考文獻】：
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本文編號：3092006