熱塑性復(fù)合材料焊接技術(shù)主要有激光、電阻、感應(yīng)以及超聲波焊接技術(shù)。先進(jìn)熱塑性復(fù)合材料激光焊接設(shè)備成本較高。電阻焊是先進(jìn)熱塑性復(fù)合材料特有的焊接技術(shù)，需要在待焊的兩熱塑性復(fù)合材料工件間插入電阻元件，通過(guò)對(duì)電阻元件施加電流產(chǎn)生熱量熔化熱塑性復(fù)合材料樹(shù)脂基體，同時(shí)加壓后冷卻實(shí)現(xiàn)熱塑性復(fù)合材料的連接。

在《樹(shù)脂基復(fù)合材料連接技術(shù)的發(fā)展與市場(chǎng)前景》的文章中，有更為具體的對(duì)比概述，這里主要向大家展示感應(yīng)焊接的一些進(jìn)展。

感應(yīng)焊接 （Induction welding，以下簡(jiǎn)稱IW）是工業(yè)領(lǐng)域最先進(jìn)的非熱壓罐工藝（OoA）之一。其原理是在導(dǎo)電線圈上施加交流電壓時(shí)產(chǎn)生交流電，感應(yīng)出時(shí)變磁場(chǎng)，當(dāng)加熱元件被放置在時(shí)變磁場(chǎng)附近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流流過(guò)導(dǎo)電回路在焊接界面產(chǎn)生熱量，因此也可以使用編織增強(qiáng)纖維產(chǎn)生閉環(huán)，如圖所示。與電阻焊接不同的是，感應(yīng)焊接不需要感應(yīng)線圈與加熱元件接觸，能夠更好地控制加熱區(qū)域。

圖 感應(yīng)焊接原理

就熱塑性基復(fù)合材料而言，感應(yīng)焊接利用了熱塑性基加熱到玻璃化溫度（Tg，無(wú)定形聚合物）或熔點(diǎn)（Tm，半結(jié)晶聚合物）以上時(shí)的流動(dòng)能力。此外，冷卻后它們還能恢復(fù)機(jī)械性能。一般可將其描述為通過(guò)接觸界面的熔化將兩部分連接起來(lái)，然后在壓力下冷卻，從而形成粘接。

二、連續(xù)感應(yīng)焊接（CIW）的優(yōu)勢(shì)

目前，CIW 是正在為航空航天領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)技術(shù)，適用于熱塑性基復(fù)合材料（如 PPS、PEEK、PEI、LMPAEK）。與通常在熱壓罐中進(jìn)行的傳統(tǒng)粘接技術(shù)相比，CIW 具有以下優(yōu)勢(shì)。

由于不使用粘合劑，因此可以最大限度地提高連接性能。這是因?yàn)橄嗤膹?fù)合材料基體在適當(dāng)熔化后被用作待焊接部件的粘接元件。根據(jù)搭接寬度的不同，單搭接剪切強(qiáng)度可達(dá)到 30 兆帕至 40 兆帕。

焊接速度可超過(guò) 15 毫米/秒，與用于固化和加固粘接接頭的熱壓罐（持續(xù)數(shù)小時(shí)）相比，可大大加快加工周期。

與熱壓罐工藝中使用的粘接工具相比，焊接工藝中使用的工具在設(shè)計(jì)和制造上要簡(jiǎn)單得多，也更經(jīng)濟(jì)，因?yàn)檫@些工具可將待焊部件固定在最終位置實(shí)施作業(yè)。

焊接頭可安裝在擬人手臂上，來(lái)焊接復(fù)雜的幾何形狀。

感應(yīng)焊接單元（擬人臂+焊接頭）的購(gòu)置和維護(hù)成本大大低于熱壓罐工藝所需的投資。

Sinergo 的最新設(shè)備SICE ARM 250 plant，最近在世界航空領(lǐng)域最大的公司中實(shí)裝。這個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)以機(jī)械臂為基礎(chǔ)，能夠加工最大 1.000 mm x 2.000 mm 的工件。該系統(tǒng)的獨(dú)特之處不僅在于機(jī)械臂沿著各種輪廓運(yùn)動(dòng)，還在于采用了專門為該裝置開(kāi)發(fā)的電磁場(chǎng)發(fā)生器。事實(shí)上，工作頭配備了一個(gè)無(wú)功功率超過(guò) 200 千瓦的感應(yīng)天線。它可以產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的高頻電磁場(chǎng)，適用于加熱不易受影響的材料。

荷蘭Fokker公司也通過(guò)感應(yīng)焊接技術(shù)，為灣流G650飛機(jī)的方向舵和升降舵采用了CF/PPS復(fù)合材料，進(jìn)一步證明了熔融焊接在提供可靠和穩(wěn)定接頭方面相較于機(jī)械連接和膠接具有顯著的優(yōu)勢(shì)。焊接過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，一次性將3組肋與3組梁焊接到蒙皮。此外，焊接方法還避免了機(jī)械連接中的纖維損傷和膠接中的環(huán)境敏感性問(wèn)題，顯示出良好的發(fā)展?jié)摿Α?/span>