無導能槽碳纖維增強尼龍66復合材料的超聲波焊接.pdf

1、碳纖維增強尼龍66復合材料由于其密度低、熱穩(wěn)定性高以及優(yōu)異的綜合力學性能等特點被越來越多地用于汽車車身材料。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被廣泛用于碳纖維增強尼龍66復合材料的連接。本研究針對汽車行業(yè)對高分子材料的應用需求，以碳纖維增強尼龍66復合材料為研究對象，開展無導能槽碳纖維增強尼龍66復合材料的超聲波焊接研究。系統(tǒng)地研究了碳纖維增強尼龍66復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、板材接觸等對無導能槽碳纖維增強尼龍66復合材料焊接接頭強度的影響，取得如下創(chuàng)新成果:
　　(1)通過對無導能槽碳纖維增強尼龍66復合材料超聲波焊接的研究，實現(xiàn)了尼龍66復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焊接時間和0.15MPa焊接壓力，單邊焊接的最佳焊接時間為1.3s和0.19MP焊接壓力。
　　(2)焊接過程中材料退化和濕熱環(huán)境對接頭強度有一定的影響，結(jié)果發(fā)

3、現(xiàn)材料在焊接過程中的分解指數(shù)和板材振幅可以作為焊接質(zhì)量的評價指標。當分解指數(shù)處于12％-30.5％范圍內(nèi)，接頭的拉伸強度能夠滿足汽車車身制造的強度需要。當板材的振幅大于90μm時水分對接頭的強度影響不大，焊接前烘干處理可以消除水分對碳纖維增強尼龍66復合材料焊接性能的不利影響。
　　(3)研究焊頭、工件、夾具間的接觸對無導能槽碳纖維增強尼龍66復合材料超聲波焊接接頭質(zhì)量的影響。發(fā)現(xiàn)當工件傾斜角大于4°或者上、下板材間隙大于1.0m

4、m時，接頭的強度、焊接面積以及接頭表面質(zhì)量會顯著下降，但是下焊件與支撐模具之間的間隙對搭接接頭的焊接強度影響較小。通過超聲波焊接過程中超聲波傳播模型對焊核尺寸進行預測，理論預測和實際測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)時間范圍，開發(fā)出了碳纖維增強尼龍66復合材料超聲波焊接質(zhì)量在線檢測程序和不合格接頭修復工藝。通過對比、分析接頭位移曲線上第三階段的位移和時間范圍，可以高效地判斷接頭質(zhì)量而不中斷