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环氧树脂/聚醚醚酮基复合材料的超声波焊接:能量导向器材料和耦合层厚度的研究

Ultrasonic welding of epoxy- to polyetheretherketone- based composites: Investigation on the material of the energy director and the thickness of the coupling layer

Eirini Tsiangou, Sofia Teixeira de Freitas, Irene Fernández Villegas, Rinze Benedictus · Delft University of Technology
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期刊 / 来源Journal of Composite Materials
卷/期/页54 / 22 / 3081-3098
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关键词:超声波焊接热塑性/热固性复合材料聚醚醚酮环氧树脂耦合层能量导向器界面相容性

摘要整理

超声波焊接是连接热塑性复合材料与热固性复合材料的高效技术。通过在待焊接表面共固化热塑性耦合层,使热固性复合材料具有可焊性。选择相容的热塑性和热固性材料组合可获得可靠的焊接接头。将碳纤维/聚醚醚酮(PEEK)复合材料焊接到热固性复合材料时,由于PEEK薄膜与环氧树脂不相容,不适合作为耦合层。相比之下,聚醚亚胺是理想选择,因其在高温下与大多数环氧体系和PEEK聚合物相容。本研究重点关注两个方面:首先,能量导向器(用于促进界面热生成的平面热塑性薄膜)的材料性质。能量导向器可采用聚醚亚胺(与耦合层相同)或PEEK材料(与热塑性复合材料基体相同)。研究表明两种材料均能产生机械性能相似的焊接接头。其次,研究了耦合层厚度的影响。由于PEEK基体熔融温度较高,60 μm厚的耦合层作为环氧树脂热屏障的效果不足,加热时间不足以产生完全焊接的接头。通过将耦合层厚度增加至250 μm可解决此问题,从而获得高强度焊接接头。

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