高分子材料ABS與金屬電阻焊連接工藝及機理的研究.pdf

1、近年來隨著石化資源的日漸枯竭和人們居住環(huán)境的進一步惡化，在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，輕量化制造逐漸成為一種實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的有效途徑，尤其在汽車工業(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)用的增加大大促進了輕量化生產(chǎn)的進程，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鋼板為試驗材料，以自主設(shè)計的多電極多功能焊機為試驗平臺，制定全新工藝方案，通過次級回路和三個電極的組合，實現(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，并對接頭成型、力學(xué)性能和連接機理進行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)焊接過程中電信號的采集，對比分析焊接過程中材料的變形行為，研究焊接參數(shù)改變對焊接質(zhì)量的影響，進行

3、工藝優(yōu)化。焊接電流或時間增大時，接頭有效連接面積增大，接頭強度提高且同一參數(shù)結(jié)果離散性減小，但熱輸入過大導(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，接頭強度未出現(xiàn)穩(wěn)定的變化趨勢，且試驗結(jié)果存在較大離散性。⑵通過開展接頭力學(xué)性能測試，得出接頭拉伸失效有三種形式：搭接界面拉開、界面塑料撕裂和塑料母材斷裂，界面拉開失效載荷較小，拉伸曲線在線性變化階段達(dá)到峰值并失效；界面塑料撕裂和塑料母材斷裂時，接頭強度達(dá)

4、到甚至超過母材強度，拉伸曲線在線性變化之后出現(xiàn)明顯的屈服階段，母材斷裂的屈服階段持續(xù)較長，這種接頭強度最高。⑶為改善焊接質(zhì)量，采用超聲波輔助施加到焊接過程中，通過與常規(guī)工藝對比分析，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，強度提高約10%且結(jié)果離散性減小。⑷通過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射線光電子能譜分析等，研究ABS