PA66GF30与GFREP激光透射连接工艺参数建模与优化

针对热固性聚合物与热塑性聚合物的连接需求，采用纳秒脉冲激光连接系统对热固性玻纤增强环氧树脂与热塑性纤维增强尼龙进行激光透射连接。为了提高连接强度，利用激光对热固性聚合物进行表面织构预处理，然后再进行两者激光连接。基于响应曲面法对两者的激光透射连接建立激光功率、连接速度、表面织构预处理各工艺参数与连接强度及预处理时间的数学模型，分析各工艺参数的交互式影响，并通过粒子群算法求解得出最优参数组合。结果表明对连接强度的交互式影响较为显著的是孔间距–扫描次数、连接速度–孔间距、激光功率–连接速度。试验所建模型在设定工艺参数内的任一点的预测结果与实验结果具有较高的一致性。

在热塑性聚合物连接的研究过程中，激光透射连接由于具有能量集中、定位准确，可重复性高、灵活性好、几乎无残余应力、易于实现自动化连接等优点，逐步成为热塑性聚合物之间最具潜力的新型连接方法之一。从国内外的研究现状可知，国内外在关于热塑性聚合物的激光透射连接方面研究较为深入[1] [2] [3] [4]，但有关热固性聚合物的激光透射连接的研究极少。而热固性聚合物与热塑性聚合物之间也存在连接需求，但当前这方面知识缺乏，限制了其应用。Amend [5]等人对GFREP 与PC 进行了激光透射连接研究，其中上层选用GFREP 作为透光材料，下层选用炭黑填充的PC 作为吸光材料，成功实现了两者的连接。当前关于激光透射连接热固性聚合物与热塑性聚合物的研究尚未形成一个完整的知识体系[6]。基于热固性与热塑性聚合物之间的连接需求，本文选用玻璃纤维环氧树脂与玻璃纤维尼龙两种应用广泛的聚合物复合材料，进行两种材料之间的激光透射连接试验。

本文选用热塑性玻璃纤维增强尼龙(PA66GF30)作为上层材料，热固性玻璃纤增强环氧树脂(吸光GFREP)作为下层材料。本文对两者进行激光透射连接实验，并针对两者直接进行透射连接的强度较低的情况， 提出在吸光GFREP 进行激光表面织构处理来提高连接强度， 并对激光透射连接性能与连接工艺参数建模与优化进行研究。

2. 试验方案与性能分析 2.1. 试验材料与设备 本文在试验中所用的热固性聚合物材料为吸光玻璃纤维增强环氧树脂，热塑性材料为玻璃纤维增强尼龙(PA66GF30)。其中玻璃纤维增强环氧树脂常见为透光性材料，吸光GFREP 是在透光材料的制备过程中添加黑色素以获得，使得它在激光透射连接中仅能作为下层吸收材料。玻璃纤维增强环氧树脂是由