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声峰超声波浅析超声波塑料焊接产热机理（二）

来源： | 发布日期：2023-01-03

文章内容接上篇，界面摩擦产热是除黏弹性热外的另一种产热机制。在超声振动激励下，上、下工件的振动存在相位差，这种相位差使得上、下工件之间发生微量滑动。这相对滑动将引发摩擦产热。在早期的超声波塑料焊接中(多为纯树脂材料)，一般会在两工件之间加工导能筋。此时导能筋与工件之间的接触面积非常小，可以忽略界面摩擦产热的作用。然而传统的导能筋并不适合于纤维增强复合材料。近年来许多学者使用平导能筋或不使用导能筋对 CFRTP 进行超声波焊接，此时就不能忽略界面摩擦产热。摩擦产热可由式(4)描述

式中，μ 为摩擦因数，σyy(x)是界面上垂直方向的应力，u∗(x)是界面的水平位移。界面摩擦热先于黏弹热产生，但黏弹产热在整个焊接过程中起主要作用；通过模拟发现焊接初期，加热主要由摩擦引起；一旦工件发生粘合，相对滑动下降，摩擦产热降低，黏弹产热占主导；研究指出界面摩擦产热在界面温度升至玻璃化转变温度前起主要作用，而黏弹产热在之后的焊接过程中起主要作用。

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