超声辅助粘结工艺的制作方法

本发明涉及超声辅助粘结工艺，基于超声分子操控原理实现，其属于超声应用领域及机械加工领域。

背景技术：
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随着机械加工与材料科学的快速发展，粘结技术已成为20世纪70年代以来的重要连接技术之一，在国民经济各个领域尤其是当代的航空、航天技术中，发挥着重要的作用。理想的粘结工艺必须具有以下特点：保证被粘物的强度，提高粘结部的疲劳寿命。粘结特别适用于不同材质、不同厚度，尤其是超薄材料和复杂结构件的连接。粘结工艺优点在于其简单易行，然而，连接强度的进一步提高，是现今该技术所面临的挑战。

因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。

技术实现要素：
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本发明提供一种超声辅助粘结工艺，该工艺利用超声振动对粘结部件及粘结剂进行励振，促进工件表面粘结剂在粘结界面上的扩散，加强拉伸与剪切粘结强度。

本发明采用如下技术方案：一种超声辅助粘结工艺，包括如下步骤：

步骤一：将第一粘结部件表面涂刷粘结剂，并与第二粘结部件合拢，形成粘结界面，并由第一夹持板和第二夹持板夹紧；

步骤二：将超声换能器设置于第一夹持板上，并对超声换能器进行电气驱动，对第一夹持板上进行励振；

步骤三：对第一粘结部件与第二粘结部件进行烘干处理。

进一步地，电气驱动的工作频率在超声频段、音频频段和次声频段。

进一步地，所述第一粘结部件和第二粘结部件为金属材料、非金属材料、有机生物材料。

进一步地，所述第一粘结部件和第二粘结部件的结构为板状结构、块状结构、卷绕式结构或者杆状结构。

进一步地，所述第一粘结部件和第二粘结部件被置于空气或液体中。

进一步地，所述第一夹持板和第二夹持板为平板或者曲面板，以贴合被第一粘结部件和第二粘结部件的表面形状。

本发明还采用如下技术方案：一种超声辅助粘结工艺，包括如下步骤：

步骤一：将第一粘结部件表面涂刷粘结剂，并与第二粘结部件合拢，形成粘结部位；

步骤二：将超声换能器压紧在第一粘结部件上第二粘结部位的附近，并对超声换能器进行电气驱动，对第一粘结部件进行励振，；

步骤三：对第一粘结部件和第二粘结部位进行烘干处理。

本发明具有如下有益效果：本发明超声辅助粘结工艺依靠超声换能器的超声振动可进行，并可以对粘结部件及粘结剂进行励振，促进粘结剂在粘结界面上的扩散，进而提高粘结强度。本发明第一实施例中通过夹持板构成夹紧结构，可以使超声振动更好地传播，从而更充分地增强粘结效果。该工艺使用的超声装置包括夹持板及设置于夹持板上的超声换能器。利用本工艺，通过施加预压力可将铝合金与碳纤维板之间的A/B胶拉伸粘结强度提高150％左右，剪切粘结强度提高140％左右。本发明第二实施例中不使用夹紧结构，超声换能器直接对粘结部件进行励振，利用本工艺，通过超声换能器直接压紧可将铝合金与碳纤维板之间的A/B胶粘结强度拉伸粘结强度提高120％左右，剪切粘结强度提高110％左右。本发明中的工艺具有明显的提高粘结强度的效果，其装置结构简单，使用方便。

附图说明：

图1为超声辅助粘结工艺第一实施例的结构图。

图2为超声辅助粘结工艺第二实施例的结构图。

其中：

1-超声换能器、2-第一夹持板、3-第二夹持板、4-第一粘结部件、5-第二粘结部件、6-预压力、7-粘结界面、8-粘结部位。

具体实施方式：

下面通过两个实施例来具体说明本发明超声辅助粘结工艺。

实施例一：请参照图1所示，本发明超声辅助粘结工艺所采用的装置包括第一夹持板2、设置(粘贴)于第一夹持板2上的超声换能器1及放置第一粘结部件4与第二粘结部件5的第二夹持板3。其中第二夹持板3夹持于三维移动平台上以实现第一粘结部件4与第二粘结部件5的定位，将第一粘结部件4表面涂刷粘结剂，并与第二粘结部件5粘结，并将第一粘结部件4、第二粘结部件5放置于第一夹持板2与第二夹持板3之间，并在第一夹持板2与第二夹持板3之间施加预压力6。超声换能器包括夹心式换能器和压电片，夹心式换能器可应用于低频的情况，压电片可应用于高频的情况。

本发明超声辅助粘结工艺，包括如下步骤：

步骤一：将第一粘结部件4表面涂刷粘结剂，并与第二粘结部件5合拢，并由第一夹持板2和第二夹持板3夹紧；

步骤二：将超声换能器1设置(粘贴)于第一夹持板2上，并对超声换能器1进行电气驱动，频率为22kHz，对第一夹持板2上进行励振，时间为30秒；

步骤三：对第一粘结部件4与第二粘结部件5进行烘干处理。

该实施例中，超声换能器1下表面的尺寸为直径60mm的圆面，超声换能器1左端压紧于距离第一夹持板2左末端10mm处，居中放置，第一夹持板2的尺寸为80*80*1mm，材料为钢。第一粘结部件4的尺寸为30*30*1mm，材料为铝合金。第二粘结部件5的尺寸为30*30*1mm，材料为碳纤维板。在超声换能器1上施加的预压力为100N。所用粘结剂为A/B胶。

未经工艺处理的粘结剂(A/B胶)拉伸强度为21MPa，经工艺处理的粘结剂(A/B胶)拉伸粘结强度为53MPa，强度提高152％；未经工艺处理的剪切强度为17MPa，经工艺处理的粘结剂(A/B胶)剪切粘结强度为41MPa，强度提高141％。

实施例二：请参照图2所示，对于无法夹紧或不便夹紧的粘结部件，本发明超声辅助粘结工艺，包括如下步骤：

步骤一：将第一粘结部件4表面涂刷粘结剂，并与第二粘结部件5合拢；

步骤二：将超声换能器1压紧在第一粘结部件4上第二粘结部位5的附近，并对超声换能器1进行电气驱动，频率为22kHz，对第一粘结部件4进行励振，时间为30秒；

步骤三：对第一粘结部件4和第二粘结部位5进行烘干处理。

该实施例中，超声换能器1下表面的尺寸为直径60mm圆面，超声换能器1左端压紧于第一粘结部件4上距离粘结部位10mm处，居中放置。第一粘结部件4的尺寸为30*100*1mm，材料为铝合金。第二粘结部位5的尺寸为30*100*5mm，材料为碳纤维板。在超声换能器1上施加的压紧力为50N。所用粘结剂为A/B胶。

未经工艺处理的粘结剂(A/B胶)拉伸强度为18MPa，经工艺处理的粘结剂(A/B胶)拉伸粘结强度为40MPa，强度提高122％；未经工艺处理的剪切强度为16MPa，经工艺处理的粘结剂(A/B胶)剪切粘结强度为34MPa，强度提高113％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。