本文關(guān)鍵詞：高分子材料的電阻熱鉚焊工藝及機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展,人們對汽車發(fā)展提出了新的要求:節(jié)能、環(huán)保、安全性更高,解決方法之一就是降低汽車質(zhì)量,因此高強(qiáng)鋼、高分子材料、復(fù)合材料在整車制造中的占比越來越大。其中可靠的連接技術(shù)是各種材料廣泛應(yīng)用的前提條件。目前焊接、粘接和鉚接技術(shù)是家電、飛機(jī)、汽車等制造行業(yè)應(yīng)用最廣泛的材料連接工藝,對于不同材料每種技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)。針對汽車行業(yè)出現(xiàn)的新材料的應(yīng)用趨勢,本課題研究一種新的同種或異種材料連接方法——電阻熱鉚焊。電阻熱鉚焊是利用電阻焊機(jī)對半空心鉚釘進(jìn)行加壓加熱,在被連接接頭兩側(cè)形成鉚頭,同時(shí)接頭處形成一定尺寸的熔合區(qū)。其兼具機(jī)械鉚接、電阻焊、膠結(jié)的特點(diǎn),使接頭具備以下性能:植入的金屬鉚釘使接頭具有機(jī)械連接的高強(qiáng)度,操作過程簡單,適用范圍廣;焊接過程中鉚釘被加熱將周圍塑料熔化,在電極壓力作用下塑料被粘接在一起,從而提高接頭強(qiáng)度和抗疲勞性能;與冷鉚焊相比,金屬鉚釘被加熱軟化,使用較小壓力即可達(dá)到相同效果,接頭成型經(jīng)濟(jì)、簡單、快捷、可靠,能形成靜態(tài)強(qiáng)度接近于母材的接頭。本研究利用電阻熱鉚焊和半空心鋁鉚釘連接ABS/ABS、ABS/Q235。試驗(yàn)不同工藝參數(shù),并對其進(jìn)行優(yōu)化,尋找最佳工藝窗口。設(shè)計(jì)基于Labview的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),采集焊接過程不同階段的電信號,分析各階段溫度、動(dòng)態(tài)電阻、鉚釘變形量的變化,根據(jù)測得數(shù)據(jù)曲線,可將焊接過程分為冷鉚變形、熱鉚成型和穩(wěn)定變形三個(gè)階段。將理論值與實(shí)測值進(jìn)行對比分析、計(jì)算,結(jié)果顯示通電加熱過程不僅有利于提高金屬的塑性、增加鉚釘變形量,還可將塑料熔化,使ABS/ABS、ABS/Q235接觸界面產(chǎn)生膠結(jié)作用;對比焊接時(shí)間和焊接電流對接頭強(qiáng)度的影響,通過接頭強(qiáng)度看出焊接電流對接頭性能影響更明顯,最佳的焊接電流為1.5kA,分析不同工藝參數(shù)下接頭的拉伸載荷和斷裂曲線,強(qiáng)度最高的接頭斷裂形式為粘接熔合區(qū)呈片狀撕裂,之后鉚釘發(fā)生塑性變形、頸縮、斷裂;通過光電子能譜(XPS)和紅外光譜分析得出,焊接過程中ABS受電場、高溫作用,發(fā)生降解,化學(xué)鍵斷裂,經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成C=O、C-O鍵,在原子接觸層面形成配位鍵,增強(qiáng)界面結(jié)合力,顯著提高接頭強(qiáng)度;利用DEFORM有限元模擬軟件,對焊接過程中的溫度場、應(yīng)力場、鉚釘變形以及ABS/ABS、ABS/Q235接頭的斷裂失效形式進(jìn)行模擬分析,模擬結(jié)果與實(shí)際焊接效果基本一致。經(jīng)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果論證、分析表明:電阻熱鉚焊是連接同種熱塑性塑料、塑料和金屬異種材料的可靠連接方法。
【關(guān)鍵詞】：電阻熱鉚焊 數(shù)據(jù)采集 熱塑性塑料 半空心鋁鉚釘 DEFORM軟件
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ316;TG447
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 選題意義和背景10-11
• 1.2 金屬和塑料連接技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.3 有限元分析在焊接中的應(yīng)用15-16
• 1.4 電阻膠鉚焊的工藝特點(diǎn)16-17
• 1.5 本課題研究內(nèi)容17-19
• 第2章 試驗(yàn)材料、設(shè)備及研究方法19-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料19-20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備20
• 2.3 研究方法20-29
• 2.3.1 前期可行性研究論證20-21
• 2.3.2 基于Lab VIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)21-26
• 2.3.3 力學(xué)拉伸強(qiáng)度測試26-27
• 2.3.4 紅外光譜和X射線光電子能譜分析27-28
• 2.3.5 微觀組織及連接機(jī)理分析28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 焊接過程電信號分析及熱平衡分析計(jì)算30-37
• 3.1 ABS/ABS焊接過程溫度、動(dòng)態(tài)電阻和位移分析30-32
• 3.2 ABS/Q235焊接過程溫度、動(dòng)態(tài)電阻和位移分析32-33
• 3.3 焊接過程解析計(jì)算33-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 ABS/ABS焊接接頭組織及性能分析37-44
• 4.1 工藝參數(shù)優(yōu)化及接頭性能分析37-40
• 4.2 微觀組織分析40-41
• 4.3 紅外光譜及X射線光電子能譜成分分析41-42
• 4.4 本章小結(jié)42-44
• 第5章 ABS/Q235焊接接頭組織及性能分析44-50
• 5.1 工藝參數(shù)優(yōu)化及接頭性能分析44-45
• 5.2 微觀組織及斷口形貌分析45-46
• 5.3 紅外光譜及X射線光電子能譜成分分析46-48
• 5.4 本章小結(jié)48-50
• 第6章 試驗(yàn)過程數(shù)值計(jì)算與模擬50-59
• 6.1 DEFORM-3D/2D模擬軟件簡介50
• 6.2 焊接過程數(shù)值模擬50-58
• 6.2.1 建立模型51
• 6.2.2 網(wǎng)格劃分及材料設(shè)置51-52
• 6.2.3 初始、邊界條件的確定及接觸定義52-53
• 6.2.4 溫度場的模擬結(jié)果53-55
• 6.2.5 應(yīng)力場模擬結(jié)果55-56
• 6.2.6 接頭斷裂形式模擬56-58
• 6.3 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 致謝63-64
• 附錄A（攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄）64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：486663