Nedavno je tim istraživača Yang Shanglu sa Šangajskog instituta za optiku i precizne mašine (SIPM) Kineske akademije nauka (CAS) napravio novi napredak u laserskom spajanju heterogenih spojeva kompozita metal-karbonska vlakna u R&D centru. Laser Intelligent Manufacturing Technology. Tim je koristio podesivi pravougaoni poluvodički laser s ravnim vrhom kao izvor topline kako bi ostvario spajanje čelika visoke čvrstoće i kompozita od ugljičnih vlakana na bazi termoplastične smole, razjasnio odnos između međufazne termalne povijesti heterogenih materijala, mehanizma oblikovanja međufaza , i zajedničku izvedbu, te iznijeli novu vrstu strategije procesa laserskog unosa topline. Srodni rezultati istraživanja sumirani su kao "Utjecaj interfacialne termalne historije na mehanizam vezivanja laserski potpomognutog spajanja QP980-CFRTP-a sa podesivim pravokutnim laserskim snopom ravnog vrha", objavljeno u Composite Structures.
Razvoj hibridnih struktura visokih performansi sa sistemima od više materijala je rastući trend u vazduhoplovnoj industriji. Termoplastični kompoziti ojačani karbonskim vlaknima (CFRTP) imaju visoku specifičnu čvrstoću i žilavost, i mogu se hibridizirati s metalima kako bi se zadovoljili zahtjevi za strukturalno smanjenje težine i kontrolu troškova. Zbog velike razlike u fizičko-hemijskim svojstvima između metala i kompozita, postojeće metode spajanja različitih materijala su neadekvatne, te postoji hitna potreba za razvojem novih procesa spajanja visokog kvaliteta i efikasnosti.
Tim istražuje međufaznu termičku istoriju procesa spajanja uz pomoć lasera, analizira temperaturno stanje matrice smole i njeno ponašanje pri vlaženju na površini metala i uspoređuje efekte različitih toplinskih historija međufaznih površina na defekte međufaznog spajanja, hemijske sastave, spojeve. snage i neuspješna ponašanja. Kroz metodu dizajna interfacialne termalne istorije i regulaciju procesa laserskog termičkog unosa, ostvaruju se ograničavajuća temperatura međufaze i dovoljno vrijeme držanja, koji pomažu da se matriks smole otopi i potpuno difundira na metalnoj površini, ispuni mikropore na sučelju i promovira hemijsko vezivanje, što rezultira visokokvalitetnim spojem sa vršnim opterećenjem većim od 10 kN i čvrstoćom na smicanje većom od 22 MPa. Srodni rezultati istraživanja imaju široku lepezu perspektiva primene u vazduhoplovstvu i drugim srodnim oblastima.
Slika 1. Laserski potpomognut proces spajanja, ultrabrza struktura obrade površine laserom i praćenje termalne istorije interfejsa
Slika 2. Odnos između toplinske povijesti na međufaznoj površini i ponašanja smole pri vlaženju na metalnoj površini
