無(wú)導(dǎo)能槽碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的超聲波焊接.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料由于其密度低、熱穩(wěn)定性高以及優(yōu)異的綜合力學(xué)性能等特點(diǎn)被越來(lái)越多地用于汽車(chē)車(chē)身材料。超聲波焊接由于效率高、適于大批量生產(chǎn)以及焊件表面美觀等特點(diǎn)被廣泛用于碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的連接。本研究針對(duì)汽車(chē)行業(yè)對(duì)高分子材料的應(yīng)用需求，以碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料為研究對(duì)象，開(kāi)展無(wú)導(dǎo)能槽碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的超聲波焊接研究。系統(tǒng)地研究了碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料超聲波焊接接頭宏觀、微觀組織、拉伸剪切性能、疲勞性能等

2、，探討了焊接參數(shù)、濕熱環(huán)境、板材接觸等對(duì)無(wú)導(dǎo)能槽碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料焊接接頭強(qiáng)度的影響，取得如下創(chuàng)新成果:
　　(1)通過(guò)對(duì)無(wú)導(dǎo)能槽碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料超聲波焊接的研究，實(shí)現(xiàn)了尼龍66復(fù)合材料的雙邊和單邊有效連接，確定了雙邊焊接的最佳焊接工藝參數(shù)為2.1s焊接時(shí)間和0.15MPa焊接壓力，單邊焊接的最佳焊接時(shí)間為1.3s和0.19MP焊接壓力。
　　(2)焊接過(guò)程中材料退化和濕熱環(huán)境對(duì)接頭強(qiáng)度有一定的影響，結(jié)果發(fā)

3、現(xiàn)材料在焊接過(guò)程中的分解指數(shù)和板材振幅可以作為焊接質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。當(dāng)分解指數(shù)處于12％-30.5％范圍內(nèi)，接頭的拉伸強(qiáng)度能夠滿(mǎn)足汽車(chē)車(chē)身制造的強(qiáng)度需要。當(dāng)板材的振幅大于90μm時(shí)水分對(duì)接頭的強(qiáng)度影響不大，焊接前烘干處理可以消除水分對(duì)碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料焊接性能的不利影響。
　　(3)研究焊頭、工件、夾具間的接觸對(duì)無(wú)導(dǎo)能槽碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料超聲波焊接接頭質(zhì)量的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)工件傾斜角大于4°或者上、下板材間隙大于1.0m

4、m時(shí)，接頭的強(qiáng)度、焊接面積以及接頭表面質(zhì)量會(huì)顯著下降，但是下焊件與支撐模具之間的間隙對(duì)搭接接頭的焊接強(qiáng)度影響較小。通過(guò)超聲波焊接過(guò)程中超聲波傳播模型對(duì)焊核尺寸進(jìn)行預(yù)測(cè)，理論預(yù)測(cè)和實(shí)際測(cè)量的焊核尺寸基本相符。
　　(4)基于接頭質(zhì)量合格的第三階段的位移量及持續(xù)時(shí)間范圍，開(kāi)發(fā)出了碳纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料超聲波焊接質(zhì)量在線(xiàn)檢測(cè)程序和不合格接頭修復(fù)工藝。通過(guò)對(duì)比、分析接頭位移曲線(xiàn)上第三階段的位移和時(shí)間范圍，可以高效地判斷接頭質(zhì)量而不中斷