碳纤维增强尼龙66复合材料由于其密度低、热稳定性高以及优异的综合力学性能等特点被越来越多地用于汽车车身材料。超声波焊接由于效率高、适于大批量生产以及焊件表面美观等特点被广泛用于碳纤维增强尼龙66复合材料的连接。本研究针对汽车行业对高分子材料的应用需求,以碳纤维增强尼龙66复合材料为研究对象,开展无导能槽碳纤维增强尼龙66复合材料的超声波焊接研究。系统地研究了碳纤维增强尼龙66复合材料超声波焊接接头宏观、微观组织、拉伸剪切性能、疲劳性能等,探讨了焊接参数、湿热环境、板材接触等对无导能槽碳纤维增强尼龙66复合材料焊接接头强度的影响,取得如下创新成果:(1)通过对无导能槽碳纤维增强尼龙66复合材料超声波焊接的研究,实现了尼龙66复合材料的双边和单边有效连接,确定了双边焊接的最佳焊接工艺参数为2.1s焊接时间和0.15MPa焊接压力,单边焊接的最佳焊接时间为1.3s和0.19MP焊接压力。(2)焊接过程中材料退化和湿热环境对接头强度有一定的影响,结果发现材料在焊接过程中的分解指数和板材振幅可以作为焊接质量的评价指标。当分解指数处于12%–30.5%范围内,接头的拉伸强度能够满足汽车车身制造的强度需要。当板材的振幅大于90?m时水分对接头的强度影响不大,焊接前烘干处理可以消除水分对碳纤维增强尼龙66复合材料焊接性能的不利影响。(3)研究焊头、工件、夹具间的接触对无导能槽碳纤维增强尼龙66复合材料超声波焊接接头质量的影响。发现当工件倾斜角大于4°或者上、下板材间隙大于1.0mm时,接头的强度、焊接面积以及接头表面质量会显著下降,但是下焊件与支撑模具之间的间隙对搭接接头的焊接强度影响较小。通过超声波焊接过程中超声波传播模型对焊核尺寸进行预测,理论预测和实际测量的焊核尺寸基本相符。(4)基于接头质量合格的第三阶段的位移量及持续时间范围,开发出了碳纤维增强尼龙66复合材料超声波焊接质量在线检测程序和不合格接头修复工艺。通过对比、分析接头位移曲线上第三阶段的位移和时间范围,可以高效地判断接头质量而不中断焊接过程。二次焊接工艺不仅能够修复不合格接头,而且提高了接头的疲劳性能。(5)预热可以改善接头的疲劳性能。确定碳纤维增强尼龙66复合材料超声波焊接的最佳预热温度范围(95–145°C)。板材经过125°C最佳预热温度预热后,不仅可以避免了材料的分解,同时也降低了接头内部的温度梯度。125°C预热的板材焊接后疲劳极限比未预热的板材接头提高了约30%。