碳纤维增强尼龙66复合材料的超声波焊接工艺研究

发布时间：2018-04-18 11:11

  本文选题：超声波焊接 + 碳纤维增强尼龙66复合材料　； 参考：《郑州大学》2015年硕士论文

【摘要】：现代汽车工业需要生产出更安全和更可靠的产品来满足政府和消费者的需求,为了提高燃油经济性并减少尾气排放,轻量化车身是一个很好的解决方案。所以越来越多的轻质材料如铝合金、镁合金,尤其是尼龙及尼龙复合材料被使用在车身上来减轻汽车的重量。碳纤维增强尼龙复合材粒是一种高性能的新型材料,它具有优异的力学性能,强度高,比重小,可广泛用于汽车工业,航空航天等新兴领域。在汽车生产中获得一种高效可靠的连接方法用于尼龙复合材料十分必要。超声波焊接是一种有效的热塑性塑料的连接手段,焊接具有速度快、效率高、能耗低,操作方便,宜于实现自动化等优点,在汽车、电子等领域得到了广泛应用。因此,对于碳纤维增强尼龙复合材料,超声波焊接是可能是一种有效的连接方法。本工作首先研究超声波的焊接参数如时间,压力等对碳纤维增强尼龙66复合材料焊接强度的影响,发现在0.15MPa下,2.1s时可是达到最佳的焊接强度。其次对焊接接头的微观结构,焊接过程进行系通研究。焊接接头的结构可以分为基体区,热影响区,熔合区。熔合区的厚度增加会使焊接的强度提高,当焊接能量过多时,焊接接头的上表面塌陷,多孔区的厚度增加,都会造成焊接接头的强度下降。为了得到适合的焊接质量控制方法,以焊核的尺寸来评估焊接质量的好坏,在合适的焊接参数下,焊核面积要达到380mm2才能够使焊接强度满足要求,达到5.2k N以上。在尼龙66中加入短碳纤维能够使复合材料的拉伸强度,拉伸模量都有较大提高,改善尼龙66的性能。通过DMA分析,发现随着碳纤维含量的增加,复合材料储能模量和损耗模量增加。储能模量高可以使更多的振动能量被传递到焊接面,损耗模量高在焊接过程中可以使材料将更多的振动能耗散为热能。碳纤维质量分数为30 mass%复合材料,在两板的焊接界面吸收更多的能量,熔合区的厚度较大,熔合区的碳纤维含量也较多,焊接接头具有较高的焊接强度。碳纤维质量分数为30 mass%复合材料焊接结头多为焊接面剥离失效,40 mass%复材料焊接接头的失效形式为板材断裂,而尼龙66焊接接头为混合失效。因此,碳纤维质量分数为30 mass%的尼龙66复合材料具有最佳的超声波焊接性能。
[Abstract]:Carbon fiber reinforced nylon composite material is a kind of high - performance new kind of material , it has the advantages of high speed , high efficiency , low energy consumption , convenient operation , high tensile modulus and high welding strength . The failure mode of 40 mass % complex material welded joint is the fracture of the plate , while the nylon 66 welding joint is mixed failure . Therefore , the nylon 66 composite material with the mass fraction of 30 mass % has the best ultrasonic welding performance .

【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U466;TG453.9

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 冉茂杰;热塑性塑料的超声波焊接[J];工程塑料应用;1986年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 夏自祥;智能化大功率超声波发生器的研究[D];武汉理工大学;2011年

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本文编号：1768139