碳纤维增强尼龙66复合材料的超声波焊接工艺研究

《碳纤维增强尼龙66复合材料的超声波焊接工艺研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10459学号或申请号201212131517密级硕士学位论文碳纤维增强尼龙66复合材料的超声波焊接工艺研究作者姓名：高宇昊导师姓名：刘忠侠教授学科门类：工学专业名称：材料物理与化学培养院系：物理工程学院完成时间：2015年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterUltrasonicWeldingofShortCarbonFiberReinforcedNylon66CompositeByYuhaoGaoSupervisor:Prof.ZhongxiaLiuMaterialPhysicsandChemistr

2、ySchoolofPhysicsandEngineeringMay,2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宂所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宂做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律贵任由本人承担。学位论文作者：fjf多、日期：年》月和日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人

3、授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。乂/,学位论文作者：^'f多、日期：年#口日摘要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

4、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

5、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2质量的好坏，在合适的焊接参数下，焊核面积要达到380mm才能够使焊接强度满足要求，达到5.2kN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30mass%复合材料，在两板的焊接界面吸收更多的

6、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30mass%复合材料焊接结头多为焊接面剥离失效，40mass%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30mass%的尼龙66复合材料具有最佳的超声波焊接性能。1摘要关键词：超声波焊接；碳纤维增强尼龙66复合材料；焊接参数；焊接强度；焊接组织；工艺窗口2AbstractAbstractModernautomobileindustryneedstoproducesaferandmorereliableproductstomeettheneedsofth

7、egovernmentandconsumers.Inordertoimprovethefueleconomyandreduceemissions,lightweightbodyisagoodsolution.Moreandmorelightweightmaterialssuchasaluminumalloy,magnesiumalloy,especiallythenylonandnyloncompositem