เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมนักวิจัย Yang Shanglu จาก Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) ของ Chinese Academy of Sciences (CAS) ได้สร้างความก้าวหน้าครั้งใหม่ในการเชื่อมข้อต่อที่ต่างกันโดยใช้เลเซอร์ช่วยของคอมโพสิตเส้นใยโลหะ-คาร์บอนที่ศูนย์ R&D ของเทคโนโลยีการผลิตเลเซอร์อัจฉริยะ ทีมงานใช้เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าแบนที่ปรับได้เป็นแหล่งความร้อนเพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างเหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูงและคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่ทำจากเทอร์โมพลาสติกเรซิน โดยได้อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างประวัติความร้อนระหว่างพื้นผิวของวัสดุที่ต่างกัน กลไกการสร้างรูปร่างระหว่างผิว และการทำงานร่วมกันและนำเสนอกลยุทธ์กระบวนการป้อนความร้อนด้วยเลเซอร์รูปแบบใหม่ ผลการวิจัยที่เกี่ยวข้องสรุปได้เป็น "ผลของประวัติความร้อนระหว่างพื้นผิวต่อกลไกการติดกันของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ช่วยของ QP980-CFRTP ด้วยลำแสงเลเซอร์สี่เหลี่ยมด้านบนเรียบแบบปรับได้" ซึ่งตีพิมพ์ใน Composite Structures
การพัฒนาโครงสร้างไฮบริดประสิทธิภาพสูงพร้อมระบบหลายวัสดุเป็นแนวโน้มที่กำลังเติบโตในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เทอร์โมพลาสติกคอมโพสิตเสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRTP) มีความแข็งแรงและความเหนียวจำเพาะสูง และสามารถผสมกับโลหะได้ เพื่อตอบสนองความต้องการด้านโครงสร้างน้ำหนักเบาและการควบคุมต้นทุน เนื่องจากความแตกต่างอย่างมากในคุณสมบัติทางเคมีกายภาพระหว่างโลหะและคอมโพสิต วิธีการเชื่อมวัสดุที่แตกต่างกันที่มีอยู่ในปัจจุบันจึงไม่เพียงพอ และมีความจำเป็นเร่งด่วนในการพัฒนากระบวนการเชื่อมใหม่ที่มีคุณภาพและประสิทธิภาพสูง
ทีมงานตรวจสอบประวัติความร้อนของพื้นผิวของกระบวนการเชื่อมต่อโดยใช้เลเซอร์ช่วย วิเคราะห์สถานะอุณหภูมิของเมทริกซ์เรซินและพฤติกรรมการเปียกบนพื้นผิวโลหะ และเปรียบเทียบผลกระทบของประวัติความร้อนของพื้นผิวที่แตกต่างกันต่อข้อบกพร่องของการเชื่อมต่อระหว่างพื้นผิว องค์ประกอบทางเคมี ข้อต่อ จุดแข็งและพฤติกรรมความล้มเหลว ด้วยวิธีการออกแบบประวัติความร้อนระหว่างผิวหน้าและการควบคุมกระบวนการป้อนความร้อนด้วยเลเซอร์ ทำให้อุณหภูมิระหว่างผิวหน้าที่จำกัดและเวลาในการกักเก็บที่เพียงพอเกิดขึ้นได้ ซึ่งช่วยให้เมทริกซ์เรซินละลายและกระจายไปบนพื้นผิวโลหะได้อย่างสมบูรณ์ เติมไมโครพอร์ที่อินเทอร์เฟซ และส่งเสริม พันธะเคมีส่งผลให้ข้อต่อมีคุณภาพสูงโดยมีค่าโหลดสูงสุดมากกว่า 10 kN และค่าแรงเฉือนสูงกว่า 22 MPa ผลการวิจัยที่เกี่ยวข้องมีแนวโน้มการใช้งานที่หลากหลายในด้านการบินและอวกาศและสาขาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง
รูปที่ 1 กระบวนการเชื่อมต่อโดยใช้เลเซอร์ช่วย โครงสร้างการรักษาพื้นผิวด้วยเลเซอร์ที่รวดเร็วเป็นพิเศษ และการตรวจสอบประวัติความร้อนของอินเทอร์เฟซ
รูปที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างประวัติความร้อนระหว่างพื้นผิวและพฤติกรรมการเปียกของเรซินบนพื้นผิวโลหะ
