热塑性复合材料连续超声焊接工艺参数优化：机械强度和焊接质量研究

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连续超声焊接是一种新型、高效、经济的热塑性复合材料连接方法。本研究对连续超声焊接工艺进行定量和定性研究，旨在识别并解决单向连续纤维增强热塑性复合材料（特别是玻纤/聚酰胺6，GF/PA6）连续超声焊接中的关键问题，实现高质量焊接。定量研究采用响应面法（RSM），以焊接功率、焊接速度和压力为输入参数，搭接剪切强度为响应值，进行统计设计的焊接实验，建立了控制工艺的数学方程，并确定了各因素对剪切强度的影响规律。定性研究根据剪切强度将连续超声焊接分为三类：弱焊、中等焊和强焊。通过断裂面和搭接区截面的显微图像，研究了焊接熔深、均匀性、气孔和失效机制等现象，并探讨了工艺参数与这些现象的关系。结果表明，二因素交互作用（2FI）模型适用性最佳（R²=0.9061），功率-压力交互作用为最有效因素，而压力因素和功率-速度交互作用效果不显著。当焊接功率设置在1000~1200 W、焊接速度约30 mm/s、压力在0.5~1 MPa时，可获得高熔深、均匀分布的高质量焊接。强焊中的高熔深使纤维能够承载荷载，显著提高了焊接强度。

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