激光焊接塑料多点测试全画面穿透率测试仪

工程塑料由于其具有高比强度、电绝缘性、耐磨性、耐腐蚀性等优点，已广泛应用于各个重要领域。另一方面，工程塑料还具有良好的焊接性，是制成复合材料的基体材料的优良选择，因此目前已成为国内外新型复合材料的研究热点。

工程塑料在工业生产过程中经常出现需要与金属材料连接并配合使用的情况。以汽车轻量化为例，研究表明汽车的重量与尾气排放量成正比，为减轻汽车车身重量，通常使用质量更轻的合金取代传统的钢材，但如果能够实现工程塑料或复合材料与金属材料的连接，则可以更进一步的减重，以达到更好的节能减排效果。而传统的连接方法各有局限性：振动焊等可能会导致应力集中等缺陷；机械连接密封性差；粘接剂的高成本以及接头易老化。这使得具有焊接精度高、热变形小、焊接速度快等优点的激光焊接成为更可期的方法。

针对汽车轻量化，采用车身用钢SPCC与广泛用作复合材料基体材料的工程塑料PA66进行激光搭接焊工艺实验，研究激光工艺参数对接头力学性能、显微结构的影响，用以探究使用复合材料作为车身材料的可行性。实验所用钢板为130mm×100mm×2mm的冷轧碳素钢薄板(SPCC)，热塑性塑料为130mm×100mm×2mm的尼龙——66（PA66），PA66的熔点约为253℃，热分解温度约为350℃。

SPCC与PA66的连接方式采用平板搭接方式，焊前需对试样进行预处理，先用角磨机打磨SPCC板表面去除污物与氧化膜，并用锉刀去除PA66板边缘毛刺，再用丙酮擦拭SPCC板与PA66板表面去除油污，直至试样表面干净光亮。然后采用SPCC板放置在上，PA66板在下的平板搭接方法，并用夹具对试样施加适当的夹紧力来固定试样位置。

焊缝表面较为平整，无明显气孔等宏观缺陷，且从试件背面可观察到明显的塑料熔化铺展的轮廓。而当热输入位于该范围之外时，则分为两种情况：低于该范围时，塑料没有达到熔化温度，无法形成焊缝；高于该范围时，塑料在高温条件下热分解气化，两种情况均不能形成良好的焊缝。当热输入过大时，焊缝表面出现了大量宏观可见的气孔，并且从试件的背面塑料出现大面积黄化，且PA66内部出现大量气泡。

为量化对比探究样品力学性能与焊缝结合面积的关系，采用计算软件测量样品接头结合面积，具体操作为：将已制备好的接头试样照片导入软件，对结合区域进行圈选并进行计算。并将制好的样品进行拉伸实验，测量其剪切强度。热输入对接头剪切强度和结合面积可以看出：剪切强度与结合面积的变化基本成正比趋势。