專利名稱：一種對玻璃纖維布進(jìn)行焊接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃纖維布連接，特別涉及一種對玻璃纖維布進(jìn)行焊接的方法。
背景技術(shù)：
玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、比模量等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。但是，層合復(fù)合材料因?qū)拥拇嬖诙鴰砹W(xué)性能的弱點(diǎn):例如:易分層、開裂敏感和損傷擴(kuò)展快、沿厚度方向的剛度和強(qiáng)度低、沖擊韌性和損傷容限水平較低、抗面內(nèi)剪切強(qiáng)度低等。三維編織物(又稱三維預(yù)成形件)可以克服分層現(xiàn)象，形狀復(fù)雜制件的整體編織仍會利用縫合方法把三維預(yù)成形件連接起來，但是，縫合連接處的力學(xué)性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種對玻璃纖維布進(jìn)行焊接的方法，本方法提高了玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能，克服了分層現(xiàn)象，解決了二維層合結(jié)構(gòu)的分層和三維預(yù)成形件的連接問題，詳見下文描述:一種對玻璃纖維布進(jìn)行焊接的方法，所述方法包括以下步驟:(I)選擇一種熔化時(shí)連接玻璃纖維布的玻璃粉，用粘接劑將所述玻璃粉調(diào)成漿狀，噴涂在玻璃纖維布層之間；(2)選擇一種能透過玻璃纖維布和所述玻璃粉的超短脈沖激光，調(diào)節(jié)所述超短脈沖激光的光路，使得所述超短脈沖激光通過物鏡聚焦在待焊接玻璃纖維布之間的所述玻璃粉上，當(dāng)所述超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收閾值時(shí)，所述玻璃粉發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即種子電子，所述種子電子吸收激光能量；(3)當(dāng)所述種子電子吸收的激光能量達(dá)到所述玻璃粉的熔化閾值時(shí)，所述玻璃粉發(fā)生熔化，并將玻璃纖維布連接在一起；隨著所述超短脈沖激光沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行掃描，把整個(gè)玻璃纖維布焊接在一起；(4)清洗所述掉粘接劑或者加熱玻璃纖維布，使所述粘接劑完全揮發(fā)。玻璃粉的熔點(diǎn)低于玻璃纖維布的熔點(diǎn)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是:通過在多層玻璃纖維布之間或三維預(yù)成形件連接處噴涂玻璃粉，利用聚焦的超短脈沖激光的多光子吸收特性，使激光透過玻璃纖維布，將低熔點(diǎn)玻璃粉熔化，在不破壞玻璃纖維結(jié)構(gòu)的前提下，實(shí)現(xiàn)玻璃纖維布層間連接或三維預(yù)成形件的連接。本方法不僅提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能，又適用于自動化生產(chǎn)，提高了玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能，克服了分層現(xiàn)象，解決了二維層合結(jié)構(gòu)的分層和三維預(yù)成形件的連接問題。


圖1為激光光強(qiáng)分布曲線圖2為本發(fā)明采用的裝置示意圖；圖3為本發(fā)明提供的一種對玻璃纖維布進(jìn)行焊接的方法的流程圖。附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:1:多光子吸收閾值光強(qiáng)；2:光斑直徑；3:激光光強(qiáng)分布曲線；4:超短脈沖激光；5:物鏡；6:第一片玻璃纖維布；7:第二片玻璃纖維布；8:玻璃粉。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。為了提高玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能，克服分層現(xiàn)象，解決二維層合結(jié)構(gòu)的分層和三維預(yù)成形件的連接問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對玻璃纖維布進(jìn)行焊接的方法，參見圖1、圖2和圖3，該方法包括以下步驟:101:選擇一種熔化時(shí)可以連接玻璃纖維布的玻璃粉8，用粘接劑將玻璃粉8調(diào)成漿狀，噴涂在玻璃纖維布層之間；

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的玻璃纖維布需要確定玻璃粉的選擇，通常選擇熔點(diǎn)低于玻璃纖維布的玻璃粉，粘接劑是可以清洗掉的或者在高溫下完全揮發(fā)的。噴涂玻璃粉的方式可以是手工或噴涂的任意一種，玻璃纖維布可以是兩層或多層，本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制。102:選擇一種能透過玻璃纖維布和玻璃粉8的超短脈沖激光4，調(diào)節(jié)超短脈沖激光4的光路，使得超短脈沖激光4通過物鏡5聚焦在待焊接玻璃纖維布之間的玻璃粉8上，當(dāng)超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收閾值時(shí)，玻璃粉8發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即種子電子，種子電子吸收激光能量；具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的玻璃纖維布和玻璃粉8需要確定激光4的功率，超短脈沖激光通常選取脈沖寬度為飛秒或皮秒數(shù)量級，本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制。103:當(dāng)種子電子吸收的激光能量達(dá)到玻璃粉8的熔化閾值時(shí)，玻璃粉8發(fā)生熔化，并將玻璃纖維布連接在一起；隨著激光沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行掃描，把整個(gè)玻璃纖維布焊接在一起；104:清洗掉粘接劑，或加熱玻璃纖維布，使粘接劑完全揮發(fā)。其中，熔化閾值根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的玻璃粉需要進(jìn)行設(shè)定，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制。下面以對兩片玻璃纖維布進(jìn)行焊接為例對本方法進(jìn)行詳細(xì)的描述:首先，用去離子水將玻璃粉8調(diào)成漿狀，噴涂在第一片玻璃纖維布6和第二片玻璃纖維布7之間，烘干待用；其次，選擇一種能透過待焊接第一片玻璃纖維布6、第二片玻璃纖維布7和玻璃粉填料的超短脈沖激光4，超短脈沖激光4采用脈沖寬度為riOO飛秒、重復(fù)頻率為0.5 50MHz、功率為1 20W和波長為1040nm的飛秒激光放大器作為激光源；使超短脈沖激光4通過數(shù)值孔徑為0.05^1.4物鏡5聚焦在待焊接的第一片玻璃纖維布6和第二片玻璃纖維布7之間的玻璃粉8上。當(dāng)超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于玻璃粉8多光子吸收閾值光強(qiáng)I時(shí)，玻璃粉8發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即種子電子，種子電子吸收超短脈沖激光4的能量；當(dāng)種子電子吸收的激光能量達(dá)到玻璃粉8的熔化閾值時(shí)，玻璃粉8發(fā)生熔化，并將(焦點(diǎn)處)第一片玻璃纖維布6和第二片玻璃纖維布7連接在一起。隨著超短脈沖激光4沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行掃描，把整個(gè)玻璃纖維布焊接在一起。最后，清洗掉粘接齊IJ，或者加熱玻璃纖維布，使粘接劑完全揮發(fā)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對玻璃纖維布進(jìn)行焊接的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)選擇一種熔化時(shí)連接玻璃纖維布的玻璃粉，用粘接劑將所述玻璃粉調(diào)成漿狀，噴涂在玻璃纖維布層之間； (2)選擇一種能透過玻璃纖維布和所述玻璃粉的超短脈沖激光，調(diào)節(jié)所述超短脈沖激光的光路，使得所述超短脈沖激光通過物鏡聚焦在待焊接玻璃纖維布之間的所述玻璃粉上，當(dāng)所述超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收閾值時(shí)，所述玻璃粉發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生自由電子，即種子電子，所述種子電子吸收激光能量； (3)當(dāng)所述種子電子吸收的激光能量達(dá)到所述玻璃粉的熔化閾值時(shí)，所述玻璃粉發(fā)生熔化，并將玻璃纖維布連接在一起；隨著所述超短脈沖激光沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行掃描，把整個(gè)玻璃纖維布焊接在一起； (4 )清洗掉所述粘接劑，或加熱玻璃纖維布，使所述粘接劑完全揮發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對玻璃纖維布進(jìn)行焊接的方法，其特征在于，所述玻璃粉的熔點(diǎn)低于玻璃纖維布的熔點(diǎn)。
全文摘要
一種對玻璃纖維布進(jìn)行焊接的方法，將玻璃粉調(diào)成漿狀，噴涂在玻璃纖維布層之間；調(diào)節(jié)超短脈沖激光的光路，使得超短脈沖激光通過物鏡聚焦在待焊接玻璃纖維布之間的玻璃粉上，當(dāng)超短脈沖激光強(qiáng)度大于等于多光子吸收閾值時(shí)，玻璃粉發(fā)生多光子吸收電離，產(chǎn)生種子電子，種子電子吸收激光能量；當(dāng)種子電子吸收的激光能量達(dá)到玻璃粉的熔化閾值時(shí)，玻璃粉發(fā)生熔化，并將玻璃纖維布連接在一起；隨著超短脈沖激光沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行掃描，把整個(gè)玻璃纖維布焊接在一起。本方法不僅提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能，又適用于自動化生產(chǎn)，提高了玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能，克服了分層現(xiàn)象，解決了二維層合結(jié)構(gòu)的分層和三維預(yù)成形件的連接問題。
文檔編號B29C65/16GK103085274SQ20131000949
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者賈威, 于儉, 劉博文, 胡明烈, 柴路, 王清月 申請人:天津大學(xué)