基于表面结构化的CFRTP超声波焊接工艺研究

TG453; 超声波塑料焊接是一种高效、绿色的焊接方法,近年来被广泛应用于碳纤维增强热塑性复合材料(carbon fiber reinforced thermoplastic,CFRTP)的连接.焊接接头的设计是CFRTP超声波焊接的关键环节.针对这一环节,提出了一种基于表面结构化的CFRTP超声波焊接方法,即在焊接之前通过超声波压印的方式将母材表面结构化,加工出导能筋.以碳纤维增强尼龙 66(CF/PA66)为研究对象,对表面结构化后的 CF/PA66 进行超声波焊接,研究焊点形成过程,并对焊接接头微观组织进行观察,测试接头拉伸剪切性能,分析接头断裂机制和断口特征.结果表明,相比无结构化的C...

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Published in材料工程 Vol. 51; no. 7; pp. 33 - 41
Main Authors 王天政, 李洋, 董哲, 杨苑铎, 刘泽光, 李一昂
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 天津大学 浙江国际创新设计与智造研究院,浙江 绍兴 312000%清华大学 深圳国际研究生院材料研究院,广东 深圳 518055 01.07.2023
天津大学 材料科学与工程学院,天津 300350%天津大学 材料科学与工程学院,天津 300350
哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨 150001
Subjects
structured surface
表面结构化
焊接工艺
carbon fiber reinforced thermoplastic composite
碳纤维增强热塑性复合材料
超声波焊接
welding process
ultrasonic welding
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ISSN1001-4381
DOI10.11868/j.issn.1001-4381.2022.001032

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Summary:TG453; 超声波塑料焊接是一种高效、绿色的焊接方法,近年来被广泛应用于碳纤维增强热塑性复合材料(carbon fiber reinforced thermoplastic,CFRTP)的连接.焊接接头的设计是CFRTP超声波焊接的关键环节.针对这一环节,提出了一种基于表面结构化的CFRTP超声波焊接方法,即在焊接之前通过超声波压印的方式将母材表面结构化,加工出导能筋.以碳纤维增强尼龙 66(CF/PA66)为研究对象,对表面结构化后的 CF/PA66 进行超声波焊接,研究焊点形成过程,并对焊接接头微观组织进行观察,测试接头拉伸剪切性能,分析接头断裂机制和断口特征.结果表明,相比无结构化的CFRTP超声波焊接,通过超声波压印对母材表面进行结构化所加工出来的导能筋能有效地集中能量,降低焊点分布的随机性和分散性,提高焊接接头的质量.此外,对待焊工件的两个表面均进行结构化处理,可以得到缺陷更少的焊接接头.
ISSN:1001-4381
DOI:10.11868/j.issn.1001-4381.2022.001032