高分子材料ABS與金屬電阻焊連接工藝及機(jī)理的研究.pdf

1、近年來(lái)隨著石化資源的日漸枯竭和人們居住環(huán)境的進(jìn)一步惡化，在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，輕量化制造逐漸成為一種實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的有效途徑，尤其在汽車(chē)工業(yè)和航天航空工業(yè)中鋁、鎂、鈦和其合金等輕金屬材料和塑料、碳纖維和復(fù)合材料等非金屬材料應(yīng)用的增加大大促進(jìn)了輕量化生產(chǎn)的進(jìn)程，因此金屬與非金屬的連接在輕量化生產(chǎn)中占有重要地位。本文開(kāi)展熱塑性高分子塑料與金屬電阻焊研究，優(yōu)化工藝后獲得綜合性能優(yōu)異的連接接頭，為工業(yè)輕量化進(jìn)展提供了技術(shù)支持。采用ABS塑料、純鋁和Q

2、235鋼板為試驗(yàn)材料，以自主設(shè)計(jì)的多電極多功能焊機(jī)為試驗(yàn)平臺(tái)，制定全新工藝方案，通過(guò)次級(jí)回路和三個(gè)電極的組合，實(shí)現(xiàn)金屬板上單邊通電，金屬產(chǎn)生的電阻熱作為焊接熱源傳遞到ABS塑料板，塑料在溫度和壓力作用下熔化鋪展與金屬形成有效連接，并對(duì)接頭成型、力學(xué)性能和連接機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中電信號(hào)的采集，對(duì)比分析焊接過(guò)程中材料的變形行為，研究焊接參數(shù)改變對(duì)焊接質(zhì)量的影響，進(jìn)行

3、工藝優(yōu)化。焊接電流或時(shí)間增大時(shí)，接頭有效連接面積增大，接頭強(qiáng)度提高且同一參數(shù)結(jié)果離散性減小，但熱輸入過(guò)大導(dǎo)致界面熔化的塑料被大量擠出，接頭存在很大應(yīng)力集中，接頭性能變差；電極壓力改變時(shí)，接頭強(qiáng)度未出現(xiàn)穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，且試驗(yàn)結(jié)果存在較大離散性。⑵通過(guò)開(kāi)展接頭力學(xué)性能測(cè)試，得出接頭拉伸失效有三種形式：搭接界面拉開(kāi)、界面塑料撕裂和塑料母材斷裂，界面拉開(kāi)失效載荷較小，拉伸曲線(xiàn)在線(xiàn)性變化階段達(dá)到峰值并失效；界面塑料撕裂和塑料母材斷裂時(shí)，接頭強(qiáng)度達(dá)

4、到甚至超過(guò)母材強(qiáng)度，拉伸曲線(xiàn)在線(xiàn)性變化之后出現(xiàn)明顯的屈服階段，母材斷裂的屈服階段持續(xù)較長(zhǎng)，這種接頭強(qiáng)度最高。⑶為改善焊接質(zhì)量，采用超聲波輔助施加到焊接過(guò)程中，通過(guò)與常規(guī)工藝對(duì)比分析，研究超聲輔助前后接頭成型與力學(xué)性能，相同參數(shù)下施加超聲輔助后，超聲輔助能明顯改善接頭質(zhì)量，接頭有效連接面積增大，強(qiáng)度提高約10%且結(jié)果離散性減小。⑷通過(guò)接頭橫截面和界面塑料撕裂微觀形貌的觀察、界面元素能譜分析、紅外光譜分析及X射線(xiàn)光電子能譜分析等，研究ABS