近年来随着石化资源的日渐枯竭和人们居住环境的进一步恶化,在现在工业生产中,轻量化制造逐渐成为一种实现节能环保的有效途径,尤其在汽车工业和航天航空工业中铝、镁、钛和其合金等轻金属材料和塑料、碳纤维和复合材料等非金属材料应用的增加大大促进了轻量化生产的进程,因此金属与非金属的连接在轻量化生产中占有重要地位。本文开展热塑性高分子塑料与金属电阻焊研究,优化工艺后获得综合性能优异的连接接头,为工业轻量化进展提供了技术支持。采用ABS塑料、纯铝和Q235钢板为试验材料,以自主设计的多电极多功能焊机为试验平台,制定全新工艺方案,通过次级回路和三个电极的组合,实现金属板上单边通电,金属产生的电阻热作为焊接热源传递到ABS塑料板,塑料在温度和压力作用下熔化铺展与金属形成有效连接,并对接头成型、力学性能和连接机理开展如下研究:基于Lab VIEW数据采集系统,实现焊接过程中电信号的采集,对比分析焊接过程中材料的变形行为,研究焊接参数改变对焊接质量的影响,进行工艺优化。焊接电流或时间增大时,接头有效连接面积增大,接头强度提高且同一参数结果离散性减小,但热输入过大导致界面熔化的塑料被大量挤出,接头存在很大应力集中,接头性能变差;电极压力改变时,接头强度未出现稳定的变化趋势,且试验结果存在较大离散性。通过开展接头力学性能测试,得出接头拉伸失效有三种形式:搭接界面拉开、界面塑料撕裂和塑料母材断裂,界面拉开失效载荷较小,拉伸曲线在线性变化阶段达到峰值并失效;界面塑料撕裂和塑料母材断裂时,接头强度达到甚至超过母材强度,拉伸曲线在线性变化之后出现明显的屈服阶段,母材断裂的屈服阶段持续较长,这种接头强度最高。为改善焊接质量,采用超声波辅助施加到焊接过程中,通过与常规工艺对比分析,研究超声辅助前后接头成型与力学性能,相同参数下施加超声辅助后,超声辅助能明显改善接头质量,接头有效连接面积增大,强度提高约10%且结果离散性减小。通过接头横截面和界面塑料撕裂微观形貌的观察、界面元素能谱分析、红外光谱分析及X射线光电子能谱分析等,研究ABS塑料与金属的连接机理,得到二者连接为机械互锁、扩散和配位键多种机制共同作用。