基于表面结构化的CFRTP 超声波焊接工艺研究

• 作者: 王天政 李洋 董哲 杨苑铎 刘泽光 李一昂
• 来源期刊: 材料工程
• 关键词: 碳纤维增强热塑性复合材料 超声波焊接 表面结构化 焊接工艺
• 年，卷（期）: 2023,（7）
• 页码范围: 33-41
• 页数: 9页
• 语种: 中文

摘要

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。