加热实验室压力机实现的机械互锁通过将接头从基于摩擦的组件转变为结构集成系统来提高粘合强度。通过施加精确的热量和压力，压力机软化碳纤维增强热塑性塑料 (CFRTP) 基体，迫使其流入铝合金的表面不规则处，从而形成牢固的物理锚定。
核心优势在于“锚定效应”，即软化的聚合物基体在金属表面特征周围固化。这种深度的机械互锁比仅依赖表面摩擦的传统方法提供了更高的抗拉拔和抗剥离载荷能力。
高强度粘合的机制
从摩擦到结构集成
传统的连接方法，例如标准的卷边，主要依靠摩擦力将材料固定在一起。这会产生一个易于在载荷下打滑的被动粘合。
加热实验室压力机从根本上改变了这种相互作用。它不是简单地将两个平面压在一起，而是创造了材料之间的三维啮合。
热软化的作用
热量的施加是此过程中的第一个关键步骤。实验室压力机加热 CFRTP 直至其达到软化、可塑状态。
这种相变允许热塑性基体移动和流动，这在室温下是不可能的。没有这种热软化，材料将过于坚硬而无法形成粘合。
创建物理锚定
一旦材料软化，压力机就会施加压缩力。这种压力会将可流动的 CFRTP 压入铝表面的特定形貌中。
材料会流入铝上的大孔或包裹住Al-Ti-C 陶瓷微凸起。冷却后，塑料会在这些特征内硬化，形成一种称为锚定效应的深度机械互锁。
卓越的载荷阻力
这种互锁机制创建了一个接头，该接头作为一个单一的结构单元运行，而不是两个独立的层。
由于 CFRTP 在物理上钩入了铝，因此该接头在抗拉拔和抗剥离载荷方面表现出卓越的抵抗力。它通过防止材料在应力下分离，有效地优于非加热连接工艺。
实施的关键考虑因素
表面形貌的必要性
为了使加热实验室压力机有效，铝表面必须具有特定的抓握特征。
主要参考资料强调使用Al-Ti-C 微凸起或大孔。如果铝表面完全光滑，无论施加何种热量和压力，“锚定效应”都无法发生。
工艺依赖性
此粘合的成功严格依赖于热量和压力的同时施加。
省略加热会导致标准的摩擦接头（卷边），其强度不足以承受显著的结构载荷。省略压力会阻止软化材料足够深入地渗透表面特征以进行锚定。
将此应用于您的项目
为了最大限度地提高铝合金与 CFRTP 之间的粘合强度，您必须使您的加工方法与您的结构要求保持一致。
- 如果您的主要重点是最大程度的结构完整性：确保您的铝基材具有 Al-Ti-C 微凸起或大孔，并使用加热压力机将 CFRTP 压入这些特征中，以实现完全的机械互锁。
- 如果您的主要重点是抵抗剥离和拉拔力：避免依赖冷摩擦（卷边），并优先考虑“锚定效应”以防止在多向载荷下分离。
真正的接头强度并非仅仅通过将表面接触在一起实现，而是通过受控的热量和压力将它们物理集成在一起实现的。
总结表：
| 特征 | 传统卷边（冷） | 加热压力机互锁 |
|---|---|---|
| 主要机制 | 表面摩擦 | 结构集成/锚定 |
| 材料状态 | 固体/刚性 | 软化/可塑基体 |
| 表面相互作用 | 被动接触 | 深入大孔 |
| 载荷阻力 | 低滑动阻力 | 高抗拉拔和抗剥离能力 |
| 接头类型 | 被动摩擦粘合 | 3D 机械互锁 |
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参考文献
- Yohei Abe. Hemming for improvement of joint strength in aluminium alloy and carbon fibre-reinforced thermoplastic sheets. DOI: 10.21741/9781644903254-75
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
