异种材料超声辅助激光点焊机理研究
发布时间：2021-10-10 22:23
随着现代工业的高速发展,人们对结构件的使用性能有了更高的要求。许多高端工程及医疗产品要求用到多种材料的性能,使得异种材料连接技术成为一个研究热点。其中,近年来金属与塑料组合的产品备受青睐。然而不同材料之间的各物理、化学性能差异较大,难以实现其高强度的连接。因此,金属与塑料的异种材料连接技术具有较高的研究价值和应用前景。本文以2mm厚的热塑性塑料聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和0.7mm厚的316L不锈钢为研究对象,利用8kW光纤激光器对金属与塑料进行金属侧激光照射焊接实验,证明了运用脉冲激光能量实现金属与塑料连接的可行性。研究了脉冲激光点焊过程中,脉冲激光功率、脉冲频率、脉宽和离焦量对接头宏观形貌、微观形貌、界面连接面积及力学性能的影响。在脉冲激光功率P=800W,脉冲频率f=12Hz,脉宽T=35ms,离焦量Δf=60mm,焊接速度v=1.2m/min时,接头等效拉伸强度最高,达到28.6MPa。在不锈钢表面进行激光织构化处理,并以本实验条件下的最佳工艺参数为基础进行脉冲激光点焊实验,研究了金属表面织构化对接头宏观形貌、微观形貌、界面连接面积及力学性能的影响,发现有织构接头等效拉伸强...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同螺栓类型的复合板损伤云图
a) b) c)图 1.2 不同类型铆钉铆接示意图a) 塑料铆钉铆接 b) 金属铆钉铆接 c) 自冲铆接自冲铆接技术的最初提出是用来连接薄板材料的，其工序周期短，不穿透底层基板，特别适用于塑性好的材料连接，相对于普通铆接具有高效快捷的优势，因此在工业领域中得到快速应用[16]。金鑫[17]等人以铝合金和高强钢为实验对象，研究了铆钉长度和凹模尺寸等工艺参数对自冲铆接接头成形及力学性能的影响。许竞楠[18]等人对比了有铆自冲铆接和无铆自冲铆接（压印）两种连接工艺特点，研究了接头区材料的组织形貌和力学性能。结果显示，有铆自冲铆接的抗拉和抗剪切强度高于压印；接头区基材的晶粒形状由等轴状变为纤维状，使其性能产生各向异性，且沿纤维方向的强度和塑料提高。1.2.2 胶接胶接技术是利用胶黏剂在两材料的待连接表面产生强力的粘合力，将两材料紧密连接，具有较高的连接强度、耐久性和较好的密封性，通常适用于金属-非金属及非金属-非金属之间的连接。特别是在航空领域中，胶接技术已成为复合材料连接的主要方
图 1.3 超声作用下粘合剂的填充行为[21]材熔点的钎料，选取高于钎料熔点而低面的润湿铺展效果和毛细作用实现对连成新的化学键实现连接[24-25]。异种金属艺参数和焊接方法可减少或避免界面大等某些熔点高、脆性大的非金属焊接时有效连接方式[26]。泽宇[27]等人以 C/C 复合材料和金属铌为对接头强度的影响，其钎焊示意图如图得石墨烯在焊缝中均匀分布，且由于石应力，使接头强度显著提升。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯包覆泡沫铜复合中间层钎焊碳/碳复合材料与铌的工艺与性能[J]. 王泽宇,霸金,亓钧雷,冯吉才. 焊接学报. 2018(10)
[2]爆炸焊接304/Q245复合钢界面结构及剪切行为各向异性[J]. 付艳恕,王震. 稀有金属材料与工程. 2018(08)
[3]ABS塑料与Q235钢异种接头电阻点焊工艺与力学性能的研究[J]. 张昌青,靳少龙,杨黎东,刘雄波. 热加工工艺. 2018(07)
[4]异质层状结构316L不锈钢的制备及其力学性能[J]. 高波,李建生,李玉胜. 金属热处理. 2018(03)
[5]微动损伤对复合材料螺栓连接预紧力松弛的影响[J]. 沈媛臻,肖毅. 复合材料学报. 2019(02)
[6]自锁式高强螺栓T型件连接节点力学性能研究[J]. 柴文娟,王燕,杨帆. 工业建筑. 2018(03)
[7]汽车刹车片的粘接工艺研究[J]. 牛芳芳. 粘接. 2017(12)
[8]工艺参数对镁钛异质金属超声波点焊接头拉伸性能及疲劳性能的影响[J]. 赵德望,任大鑫,赵坤民,郭杏林,杨文平. 机械工程学报. 2017(24)
[9]Al-Ni异种材料超声波点焊工艺参数的优化设计[J]. 解龑,罗震,冯梦楠,张慧敏,赵玉津,张辉. 上海交通大学学报. 2016(10)
[10]铝合金/钢异种材料熔钎焊接工艺及其研究现状[J]. 秦国梁,武传松. 机械工程学报. 2016(24)
博士论文
[1]超声场对高强铝合金凝固过程的影响规律与作用机理研究[D]. 蒋日鹏.中南大学 2014
[2]自冲铆连接机理及力学性能研究[D]. 邢保英.昆明理工大学 2014
[3]SiC陶瓷与Ti-6Al-4V合金超声波辅助钎焊的润湿结合机制及工艺研究[D]. 陈晓光.哈尔滨工业大学 2013
[4]SiO2-BN陶瓷与Invar合金钎焊中间层设计及界面结构形成机理[D]. 杨振文.哈尔滨工业大学 2013
[5]电阻点焊质量监测智能化及系统研究[D]. 文静.吉林大学 2010
硕士论文
[1]Ti3SiC2陶瓷与Fe扩散连接界面的结构及性能[D]. 张向忠.安徽工业大学 2018
[2]304不锈钢与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）异种材料的焊接工艺研究[D]. 郑怀中.江苏大学 2017
[3]AZ31B镁合金/6063铝合金超声辅助钎焊接头界面组织研究[D]. 高盟召.兰州理工大学 2017
[4]ABS与铝合金搅拌摩擦焊工艺研究[D]. 彭军.兰州理工大学 2016
[5]不锈钢和镀铜—镍低碳钢的激光点焊工艺及性能研究[D]. 王丹丹.华中科技大学 2016
[6]镁合金与聚乙烯对苯二甲酸酯（PET）焊接工艺研究[D]. 孙雪会.大连理工大学 2014
[7]SiC陶瓷与金属W的连接及工艺研究[D]. 魏倩倩.武汉理工大学 2012
[8]镁合金与高分子材料连接技术研究[D]. 谢龙.大连理工大学 2008
本文编号：3429259
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同螺栓类型的复合板损伤云图
a) b) c)图 1.2 不同类型铆钉铆接示意图a) 塑料铆钉铆接 b) 金属铆钉铆接 c) 自冲铆接自冲铆接技术的最初提出是用来连接薄板材料的，其工序周期短，不穿透底层基板，特别适用于塑性好的材料连接，相对于普通铆接具有高效快捷的优势，因此在工业领域中得到快速应用[16]。金鑫[17]等人以铝合金和高强钢为实验对象，研究了铆钉长度和凹模尺寸等工艺参数对自冲铆接接头成形及力学性能的影响。许竞楠[18]等人对比了有铆自冲铆接和无铆自冲铆接（压印）两种连接工艺特点，研究了接头区材料的组织形貌和力学性能。结果显示，有铆自冲铆接的抗拉和抗剪切强度高于压印；接头区基材的晶粒形状由等轴状变为纤维状，使其性能产生各向异性，且沿纤维方向的强度和塑料提高。1.2.2 胶接胶接技术是利用胶黏剂在两材料的待连接表面产生强力的粘合力，将两材料紧密连接，具有较高的连接强度、耐久性和较好的密封性，通常适用于金属-非金属及非金属-非金属之间的连接。特别是在航空领域中，胶接技术已成为复合材料连接的主要方
图 1.3 超声作用下粘合剂的填充行为[21]材熔点的钎料，选取高于钎料熔点而低面的润湿铺展效果和毛细作用实现对连成新的化学键实现连接[24-25]。异种金属艺参数和焊接方法可减少或避免界面大等某些熔点高、脆性大的非金属焊接时有效连接方式[26]。泽宇[27]等人以 C/C 复合材料和金属铌为对接头强度的影响，其钎焊示意图如图得石墨烯在焊缝中均匀分布，且由于石应力，使接头强度显著提升。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯包覆泡沫铜复合中间层钎焊碳/碳复合材料与铌的工艺与性能[J]. 王泽宇,霸金,亓钧雷,冯吉才. 焊接学报. 2018(10)
[2]爆炸焊接304/Q245复合钢界面结构及剪切行为各向异性[J]. 付艳恕,王震. 稀有金属材料与工程. 2018(08)
[3]ABS塑料与Q235钢异种接头电阻点焊工艺与力学性能的研究[J]. 张昌青,靳少龙,杨黎东,刘雄波. 热加工工艺. 2018(07)
[4]异质层状结构316L不锈钢的制备及其力学性能[J]. 高波,李建生,李玉胜. 金属热处理. 2018(03)
[5]微动损伤对复合材料螺栓连接预紧力松弛的影响[J]. 沈媛臻,肖毅. 复合材料学报. 2019(02)
[6]自锁式高强螺栓T型件连接节点力学性能研究[J]. 柴文娟,王燕,杨帆. 工业建筑. 2018(03)
[7]汽车刹车片的粘接工艺研究[J]. 牛芳芳. 粘接. 2017(12)
[8]工艺参数对镁钛异质金属超声波点焊接头拉伸性能及疲劳性能的影响[J]. 赵德望,任大鑫,赵坤民,郭杏林,杨文平. 机械工程学报. 2017(24)
[9]Al-Ni异种材料超声波点焊工艺参数的优化设计[J]. 解龑,罗震,冯梦楠,张慧敏,赵玉津,张辉. 上海交通大学学报. 2016(10)
[10]铝合金/钢异种材料熔钎焊接工艺及其研究现状[J]. 秦国梁,武传松. 机械工程学报. 2016(24)
博士论文
[1]超声场对高强铝合金凝固过程的影响规律与作用机理研究[D]. 蒋日鹏.中南大学 2014
[2]自冲铆连接机理及力学性能研究[D]. 邢保英.昆明理工大学 2014
[3]SiC陶瓷与Ti-6Al-4V合金超声波辅助钎焊的润湿结合机制及工艺研究[D]. 陈晓光.哈尔滨工业大学 2013
[4]SiO2-BN陶瓷与Invar合金钎焊中间层设计及界面结构形成机理[D]. 杨振文.哈尔滨工业大学 2013
[5]电阻点焊质量监测智能化及系统研究[D]. 文静.吉林大学 2010
硕士论文
[1]Ti3SiC2陶瓷与Fe扩散连接界面的结构及性能[D]. 张向忠.安徽工业大学 2018
[2]304不锈钢与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）异种材料的焊接工艺研究[D]. 郑怀中.江苏大学 2017
[3]AZ31B镁合金/6063铝合金超声辅助钎焊接头界面组织研究[D]. 高盟召.兰州理工大学 2017
[4]ABS与铝合金搅拌摩擦焊工艺研究[D]. 彭军.兰州理工大学 2016
[5]不锈钢和镀铜—镍低碳钢的激光点焊工艺及性能研究[D]. 王丹丹.华中科技大学 2016
[6]镁合金与聚乙烯对苯二甲酸酯（PET）焊接工艺研究[D]. 孙雪会.大连理工大学 2014
[7]SiC陶瓷与金属W的连接及工艺研究[D]. 魏倩倩.武汉理工大学 2012
[8]镁合金与高分子材料连接技术研究[D]. 谢龙.大连理工大学 2008
本文编号：3429259
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