双波长诱导PC与PBT/GF激光透射焊接中机械铆接结构的构建与性能研究

《Optics & Laser Technology》：A strong mechanical riveting structure in PC and PBT/GF induced by dual-wavelength during laser transmission welding

本文创新性地提出采用双波长激光（980 nm与1710 nm）协同调控聚碳酸酯（PC）和玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT/GF）的激光透射焊接（LTW）过程，通过原位形成机械铆接结构显著提升接头力学性能。研究通过光谱分析、温度场模拟与拉伸测试验证了该策略在抑制材料热降解的同时实现纤维迁移与界面融合，为高性能塑料焊接提供了新思路。

　　

Highlight

本研究提出一种创新的双波长激光透射焊接（LTW）策略，在聚碳酸酯（PC）与玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT/GF）界面处形成机械铆接结构。通过形态学与力学表征揭示以下发现：

材料的光谱特性

PC和PBT/GF的光谱性能测试揭示了光-热转换效率的关键差异。值得注意的是，透射率决定了到达界面的入射激光能量，而吸收率则控制材料内部的能量转换效率。这两个参数共同决定了可用于连接过程的输入激光能量，最终在材料基体内产生局部热量。考虑到激光波长分别为980 nm和1710 nm，我们测量了PC和PBT/GF在相应波长下的透射率和吸收率。

结论

本研究提出了一种创新的双波长LTW策略，在焊接界面处创建机械铆接接头。综合形态学和力学表征表明：

1. 1.
   光学分析表明，PC相较于PBT/GF具有更优异的透射率，增强了吸收率，从而确立了它们分别作为激光透明层和激光吸收层的角色。
2. 2.
   双波长LTW配置（1710 nm照射PC层，980 nm照射PBT/GF层）产生了坚固的机械铆接结构。