高分子材料的電阻熱鉚焊工藝及機(jī)理研究.pdf

1、隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，人們對汽車發(fā)展提出了新的要求：節(jié)能、環(huán)保、安全性更高，解決方法之一就是降低汽車質(zhì)量，因此高強(qiáng)鋼、高分子材料、復(fù)合材料在整車制造中的占比越來越大。其中可靠的連接技術(shù)是各種材料廣泛應(yīng)用的前提條件。目前焊接、粘接和鉚接技術(shù)是家電、飛機(jī)、汽車等制造行業(yè)應(yīng)用最廣泛的材料連接工藝，對于不同材料每種技術(shù)都有其優(yōu)點。針對汽車行業(yè)出現(xiàn)的新材料的應(yīng)用趨勢，本課題研究一種新的同種或異種材料連接方法——電阻熱鉚焊。
　　電阻熱鉚焊

2、是利用電阻焊機(jī)對半空心鉚釘進(jìn)行加壓加熱，在被連接接頭兩側(cè)形成鉚頭，同時接頭處形成一定尺寸的熔合區(qū)。其兼具機(jī)械鉚接、電阻焊、膠結(jié)的特點，使接頭具備以下性能：植入的金屬鉚釘使接頭具有機(jī)械連接的高強(qiáng)度，操作過程簡單，適用范圍廣；焊接過程中鉚釘被加熱將周圍塑料熔化，在電極壓力作用下塑料被粘接在一起，從而提高接頭強(qiáng)度和抗疲勞性能；與冷鉚焊相比，金屬鉚釘被加熱軟化，使用較小壓力即可達(dá)到相同效果，接頭成型經(jīng)濟(jì)、簡單、快捷、可靠，能形成靜態(tài)強(qiáng)度接近于母

3、材的接頭。
　　本研究利用電阻熱鉚焊和半空心鋁鉚釘連接 ABS/ABS、ABS/Q235。試驗不同工藝參數(shù)，并對其進(jìn)行優(yōu)化，尋找最佳工藝窗口。設(shè)計基于Labview的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集焊接過程不同階段的電信號，分析各階段溫度、動態(tài)電阻、鉚釘變形量的變化，根據(jù)測得數(shù)據(jù)曲線，可將焊接過程分為冷鉚變形、熱鉚成型和穩(wěn)定變形三個階段。將理論值與實測值進(jìn)行對比分析、計算，結(jié)果顯示通電加熱過程不僅有利于提高金屬的塑性、增加鉚釘變形量，還可將塑料

4、熔化，使ABS/ABS、ABS/Q235接觸界面產(chǎn)生膠結(jié)作用；對比焊接時間和焊接電流對接頭強(qiáng)度的影響，通過接頭強(qiáng)度看出焊接電流對接頭性能影響更明顯，最佳的焊接電流為1.5kA，分析不同工藝參數(shù)下接頭的拉伸載荷和斷裂曲線，強(qiáng)度最高的接頭斷裂形式為粘接熔合區(qū)呈片狀撕裂，之后鉚釘發(fā)生塑性變形、頸縮、斷裂；通過光電子能譜（XPS）和紅外光譜分析得出，焊接過程中ABS受電場、高溫作用，發(fā)生降解，化學(xué)鍵斷裂，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成C=O、C－O鍵，在原子接