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缓冲条是一种通过金属基体处理技术和热硫化成型技术复合而成的高弹性高强度橡胶/金属复合件,广泛应用于航天、矿业、汽车、重工机械、电厂、粮油输送、水泥厂等领域。但在缓冲条的实际工程应用中发现,喷砂处理后基材表面污染和骨架实效变形严重影响缓冲条的表面质量和使用寿命。本文提出了通过激光微造型技术优化金属骨架表面形貌进而提高橡胶/金属复合件粘结性能的新方法。围绕新方法,探索了橡胶/金属的粘结机理及力学特性,分析了激光能量转换机理、激光束产生机理和激光加工微造型机理,设计了嵌套式铝合金金属骨架表面几何形貌,并对激光微造型工艺在工艺机理、典型铝合金几何形貌的适用性进行了研究。论文主要研究内容如下: (1)探索了橡胶/金属的粘结机理及力学特性,总结了橡胶/金属粘结机理和在实际工业中的应用,分析了橡胶/金属的主要失效形式和失效成因,为橡胶/金属粘结工艺规律的研究提供了理论基础。 (2)研究和分析了激光能量转换机理、激光束产生机理和激光加工微造型机理,通过实验分析了4种典型工业铝合金骨架材料激光微造型几何形貌的一致性,论证了采用激光微造型工艺处理缓冲条金属骨架表面的工艺一致性和机理的可行性,同时设计了嵌套式铝合金金属骨架表面几何形貌和对应的工艺参数组。 (3)设计了激光微造型实验、复合成型实验和粘结拉伸实验,确定了激光微造型几何形貌的主要因素,以最大破坏载荷和最小破坏载荷为实验粘结性能指标,求得激光微造型技术参数微凹坑半径、间距和加工次数的最优解分别为(1.5mm,0.01mm,2)和(1.5mm,0.18mm,2),证明了激光微造型工艺可以获得粘结性能稳定、粘结质量良好的复合界面。 (4)采用对比实验法,对金属表面进行未处理、喷砂处理和激光微造型处理条件下的粘结破坏载荷、微观组织和成形机理进行了综合评价与分析,求得喷砂组的最大破坏载荷和最小破坏载荷参数压强、目数和角度的最优解分别为(0.7MPa,80#,60°)和(0.5MPa,80#,60°),喷砂组最优破坏载荷约为激光组最优破坏载荷的1/3,且通过SEM和EDS分析发现激光组中发生了较为理想的R-C型和R型失效形式,证明了激光微造型工艺的适用性,为激光微造型在橡胶/金属粘结性能领域的应用提供了理论指导。