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粘接件厚度对CF/LMPAEK热塑性复合材料单搭接近场超声焊接的影响

Effect of Adherend Thickness on Near-Field Ultrasonic Welding of Single-Lap CF/LMPAEK Thermoplastic Composite Joints

Natalia Sofia Guevara-Sotelo, Irene Fernández Villegas · Delft University of Technology
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期刊 / 来源Materials
卷/期/页16 / 21 / 6968-6968
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关键词:超声焊接碳纤维增强复合材料热塑性复合材料粘接件厚度近场焊接能量导向器纤维挤出

摘要整理

超声焊接是热塑性复合材料零件的快速且前景广阔的连接技术。理解粘接件厚度变化对工艺的影响对其未来的规模化和工业化至关重要。本文初步研究了粘接件厚度对CF/LMPAEK热塑性复合材料近场超声焊接的影响。通过焊接设备输出数据、温度测量和其他表征技术对不同厚度的上下粘接件进行焊接和分析。研究表明,增加上下粘接件厚度均会增加焊接过程中的功率消耗。当上粘接件厚度增加时,焊接过程初期所需功率出现过冲现象,超过4.72 mm的阈值厚度后无法进行焊接。对于较厚的上粘接件,由于整体加热增加,导致能量导向器熔融和上粘接件内纤维提前挤出。根据厚粘接件的振幅读数,推测整体加热增加是由锤击作用增强引起的。采用更高焊接力(已知可降低锤击作用)进行焊接验证了该假设,此时未观察到上粘接件内的纤维挤出现象。研究认为,锤击作用通过产生接近系统固有频率的振荡冲击激励而促进加热,导致循环应变放大,进而增加粘接件内的粘弹性加热。

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