树脂基复合材料的焊接方法详解

由于树脂基复合材料的表面一般为树脂基体，因而其焊接方法与树脂基体类似。但是，由于增强纤维的存在，纤维会影响加热焊的热过程，纤维还会增大树脂基复合材料的刚度和硬度。与焊接塑料一样，树脂基复合材料也可以用热气焊、热工具焊、电阻加热焊（不是电阻焊）、感应加热焊、红外加热焊、激光焊、介电加热焊、微波加热焊、摩擦焊和超声波焊等。表4-9给出了树脂基复合材料的胶接、机械连接和焊接的优缺点。

1.热气焊

这是最常见的、应用最广的焊接树脂基复合材料的方法。其优点是灵活方便，不受焊件形状的限制；缺点是焊接速度较慢。

表4-9 树脂基复合材料的胶接、机械连接和焊接的优缺点

2.热工具焊

对于单向层压板，连接表面平行于纤维时，易于操作，接头强度接近母材。但是当连接表面垂直于纤维或焊接多向层压板时，纤维不利于两个工件的贴合，应适当增大压力，但不能增大太大，否则会引起强熔化的树脂流出。在两个工件连接表面之间夹一层薄薄的与母材相当的中间层，有利于得到良好的接头。

3.电阻加热焊

热塑性树脂基复合材料的电阻加热焊与金属的电阻焊有所不同：金属的电阻焊是在两个连接表面之间产生电阻热而使之焊接在一起的；而热塑性树脂基复合材料的电阻加热焊是在两个连接表面之间放置加热元件，用这个加热元件加热这两个连接表面并使之焊接在一起的。热塑性树脂基复合材料的电阻加热焊加热元件的热源也是电阻加热，而且焊后加热元件还残留在接头中，成为接头的一部分。所以这个加热元件与被连接的树脂基复合材料之间必须具有很好的相容性。比如，采用单向石墨预浸层作为电阻加热元件，为改善接头强度，可在石墨预浸材料上下两面各加一层热塑性树脂薄膜，如图4-1所示。这样所得到的接头强度可达热塑性树脂基复合材料的70%左右。

4.感应加热焊(www.xing528.com)

对于不含金属芯的纤维增强树脂基复合材料，这是一种比较合适的焊接方法。如果纤维方向与连接表面平行，可在工件之间加入金属网或弥散分布有金属颗粒的热塑性塑料膜；如果纤维方向与连接表面垂直或连接多向层压板，可在工件之间加入含有金属丝（其方向与纤维方向平行）的热塑性塑料。例如，焊接石墨纤维增强热塑性树脂基复合材料时，可在连接表面间放置一个由热塑性塑料和镀镍石墨纤维预浸材料作为感应加热元件，并在其两侧加上热塑性树脂薄膜以便得到更好的连接，其接头强度可达到复合材料的50%。

图4-1 采用石墨预浸材料作为电阻加热元件的电阻加热焊

5.摩擦焊

摩擦焊和振动焊都可用于纤维增强热塑性树脂基复合材料的焊接。

6.超声波焊

超声波焊是纤维增强热塑性树脂基复合材料最好的焊接方法之一。其优点是：接头强度高，易于实现机械化和自动化。缺点是只能焊接尺寸较小的工件。

7.溶剂焊

溶剂焊也是纤维增强热塑性树脂基复合材料最好的焊接方法之一。所用的溶剂与热塑性树脂塑料所用的溶剂基本相同，不过与热塑性树脂塑料相比，纤维增强热塑性树脂基复合材料焊接时应加更大的压力。