搅拌摩擦焊工具几何形状变化对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/聚苯乙烯异种热塑性塑料焊缝组织和力学性能的影响

摘要整理

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）和聚苯乙烯（PS）是多功能热塑性塑料，广泛应用于汽车内饰件、消费电子产品外壳、家用和医疗产品以及轻质包装结构等工程领域。ABS具有优异的耐冲击性和耐久性，而PS具有较高的刚性。本研究系统调查了不同工具针脚几何形状和工艺参数对搅拌摩擦焊（FSW）异种热塑性塑料ABS与PS焊缝组织和力学性能的影响。采用两种工具针脚形状——螺纹圆柱形（TC）和螺纹三角形（TT），肩部直径均为21 mm，针脚长度均为3.7 mm，在不同工艺参数条件下进行焊接，包括焊接速度（9、18、27 mm/min）和转速（800、900、1100 rpm）。结果表明，TC工具性能优于TT工具，在900 rpm和18 mm/min条件下获得最优性能：抗拉强度（UTS）达24.5 MPa，邵氏D硬度为83.6，伸长率为5%。相比之下，TT工具虽然所需热量和搅拌作用较少，焊缝外观更光滑，但力学强度较低（最高强度仅为18.98 MPa，对应工艺参数为900 rpm和27 mm/min）。研究表明TC几何形状能提供更好的材料流动和结合效果，更适合于高强度热塑性塑料接头的制备。

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