CF/PPS复合材料的碳纤维电阻热连接技术研究
CF/PPS(Carbon Fiber/Polyphenylene Sulfide)热塑性复合材料在民用航空器上的应用越来越广泛,其结构有效可靠的连接是其在飞机上应用扩展的关键性因素.本文的研究目标是自行设计与搭建热塑性复合材料电阻焊接装置;研究以碳纤维织物为电阻发热元素的焊接工艺技术,揭示主要焊接参数对CF/PPS层合板焊接接头质量与性能的影响规律,并提出最佳工艺规范.主要研究内容及结果如下:设计与搭建热塑性复合材料电阻焊装置,其具有如下功能:焊接接头区压力均匀稳定可调;碳纤维与电极的接触电阻大幅减小;焊接接头形状可控;多点焊接温度的采集,保证焊接工艺的准确性和可重复性;采用自编数据采集程序,实现了焊接参数实时监视与记录.研究了成型压力对CF/PPS层合板的力学性能的影响,实验结果表明:成型压力对层合板的拉伸和弯曲性能都有较为显著的影响,表现为随着压力的逐渐提高,层合板的力学性能呈先上升后下降的规律.当成型压力达到6MPa时,CF/PPS层合板拉伸和弯曲强度出现最高值.通过对焊接接头质量与性能的检测及断口分析,研究了主要焊接参数对CF/PPS层合板焊接接头的影响规律,实验结果表明:接头的剪切强度随焊接温度(360℃~420℃)、焊接压力(0.4MPa~0.8MPa)、焊接冷却速率(5℃/min~25℃/min)的升高均呈现出先上升后下降的规律.三者的峰值拐点分别为390℃、0.6MPa、20℃/min,即为CF/PPS电阻焊接的最佳工艺规范.该规范下单/双搭接接头剪切强度分别达到层合板层间剪切强度(11.04MPa)的65%和82%.此外,CF/PPS双搭接接头剪切强度会随搭接长度增加而提高,但当搭接区域达到一定长度时,其对接头剪切强度的影响甚微.
- 作者：
- 王宏洋
- 学位授予单位：
- 中国民航大学
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 纪朝辉
- 中图分类号：
- TB332
- 关键词：
- 热塑性复合材料；碳纤维；电阻焊接；力学性能
- thermoplastic composites； carbon fiber； resistance welding； mechanical properties