热塑性复合材料的超声波焊接工艺

来源：时间：2023-01-12

热塑性树脂Elium，通过自由基聚合成高分子量的线型高聚物，有望应用于风机叶片的设计和制造，热塑性树脂具备可焊接特性，焊接工艺具有效率高、应力分布均匀、焊接过程可逆、便于实现自动化等优点。

利用超声波焊接方式，研究以Elium为树脂基体的热塑性复合材料的焊接特性，通过焊接接头的拉伸剪切强度评估焊接效果。

将样条固定在超声波焊接机上，以超声波超高频率振动的焊头在适度压力下使两块样条搭接面产生摩擦热而熔融接合。焊接机频率为20 kHz，通过调整焊接气压和焊接时间来达到最佳的焊接效果，将焊接好的样条测试拉伸剪切强度。

对超声波焊接的10组样条进行拉伸剪切强度测试，焊接参数及拉剪测试结果见表 2。由表 2 可知，同一焊接气压，焊接时间的增加，拉剪强度呈先增大后降低的趋势；同一焊接时间，焊接气压增加，拉剪强度呈增大趋势。这是由于 2 个焊接样条的交界面处声阻大，在高频振动下会产生局部高温，致使两样条的接触面迅速熔融，加上一定压力后，使其融合成一体。焊接时间短，接触面树脂无法充分融合，导致拉剪强度低；焊接时间长，会导致树脂充分融化流失掉，也会导致拉剪强度低。综上最佳焊接条件：焊接气压 0.35 MPa，焊接时间1400~1600 ms。

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