无导能筋碳纤维增强尼龙66复合材料超声波焊接过程及影响因素

Analysis of the Process and Influential Parameters of Ultrasonic Welding of Carbon Fiber Reinforced Nylon 66 Without Energy Director

支倩 ¹胡宇航 ²谭欣荣 ²舒鹏 ³马金铭³

扫码查看

作者信息

1. 湖南科技大学材料科学与工程学院,高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心,湖南湘潭 411201;高温耐磨材料及制备技术湖南省国防科技重点实验室,湖南湘潭 411201;新能源储存与转换先进材料湖南省重点实验室,湖南湘潭 411201
2. 湖南科技大学材料科学与工程学院,高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心,湖南湘潭 411201;高温耐磨材料及制备技术湖南省国防科技重点实验室,湖南湘潭 411201
3. 湖南科技大学材料科学与工程学院,高功效轻合金构件成形技术及耐损伤性能评价湖南省工程研究中心,湖南湘潭 411201
折叠

摘要

研究了无导能筋碳纤维增强尼龙66复合材料的超声波焊接过程,并分析了板材与焊头之间角度及上下板材间的间隙对焊接过程的影响.结果表明:超声波焊接由库伦摩擦、非稳态熔化、稳态熔化和凝固4个阶段构成.适当提高焊接压力和焊接时间可以增加稳态熔化阶段时间,而当焊接时间超过2.9 s,会出现上板塌陷的T3'阶段.当角度大于4°或板间隙大于1.0 mm时,由于界面Ⅰ和界面Ⅱ的接触不再紧密而出现接头强度的快速下降.存在角度的接头在位移曲线上表现为多个"平台"特征,而板间隙的接头减少了稳态熔化阶段的时间.

Abstract

Ultrasonic welding of carbon fiber reinforced Nylon 66 without energy director is investigated and the effect of horn incline and gap between workpieces are analyzed.Experimental results show that the ultrasonic process consists coulomb friction,unsteady melting,equilibrium of material melting and outflow,and cooling down phases.Properly increasing weld pressure and time can prolong the equilibrium phase,whereas a collapse phase of T3'occurrs with weld time exceeding 2.9 s.With the horn incline above 4° or gap between workpiece exceeds 1.0 mm,the joint strength decreases significantly due to the loose contact at interfaces Ⅰ and Ⅱ.Comparing with the normal joint,the displacement curve for joint with horn incline displays multi-platform characteristic and the duration of equilibrium phase decreases for that of gap between workpieces.

关键词

超声波焊接/导能筋/位移曲线/角度/板间隙

Key words

ultrasonic welding/energy director/displacement/horn incline/gap between workpieces

引用本文复制引用

基金项目

国家自然科学基金资助项目(51905167)

湖南省自然科学基金资助项目(2024JJ4019)

出版年

2024

湖南科技大学学报(自然科学版)

湖南科技大学

湖南科技大学学报(自然科学版)

CSTPCD北大核心

影响因子：0.675

ISSN：1672-9102

段落导航