[發明專利]用于焊接塑料組件的接頭設計

無效

• 申請號: 201110046097.6
• 申請日: 2011-02-25
• 公開（公告）號: CN102189682A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: J·M·海斯利普
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B29C65/08
• 分類號: B29C65/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張群峰;譚祐祥

技術領域

本發明總體上涉及超聲波焊接，更具體地涉及一種接頭設計以及用于焊接塑料組件的方法。

背景技術

各種用于焊接塑料零件的方法是已知的。目前的超聲波焊接技術包括點焊和能量引導焊接。在點焊接頭中，焊接過程中零件是靜止的。如圖1中所示，將可焊接部件15置于基礎部件10上。超聲波焊接工具20穿過可焊接部件15和基礎部件10，從而形成點焊接頭。當對填充塑料(如玻璃填充的尼龍等)進行點焊時，所述焊接工具會遭受嚴重磨損。因此，所述焊接工具必須用極硬的材料制成而且必須頻繁地更換，所述材料常常是外來的且昂貴的。此外，就點焊而言，在待連接的零件之間不可以容許有空間或間隙。而且，點焊接頭的外觀對于一些用途來說是不期望的。此外，點焊接頭可能缺乏某些用途所要求的強度和機械性能。

其它焊接工藝則要求待焊接零件之間做相對運動。例如，對于利用能量引導焊接所形成的接頭而言，可焊接部件相對于基礎部件運動，如圖2A～圖2B中所示?？珊附硬考?5被置于基礎部件10的上面，并且在它們之間有間隙。能量引導構件25從可焊接部件15向下延伸。將超聲波焊接工具20應用于可焊接部件15的上表面，迫使可焊接部件15向下抵靠在基礎部件10上，所述能量引導構件在基礎部件10上形成焊接部。因為這種方法要求可焊接部件在焊接過程中運動，所以可以導致未對準的焊接部。

因此，存在著對在焊接過程中不需要相對運動并且不穿過待焊接組件的焊接技術的需求。

發明內容

本發明通過提供一種改進的可焊接部件、焊接接頭以及焊接方法來滿足這個需求?？珊附硬考ɡ帽〔慷浇拥暮附鱼T釘，所述薄部被設計成在超聲波焊接過程中發生破裂。可焊接部件具有位于焊接鉚釘下面的互補空隙腔（void?pocket），其延伸穿過所述部分。焊接鉚釘被驅使穿過互補空隙腔而嵌入基礎部件，以形成焊接部。

本發明的一個方面涉及一種可焊接部件。在一個實施例中，所述可焊接部件包括：具有第一表面的熱塑性部分、利用薄部而附接到所述部分的焊接鉚釘；該焊接鉚釘延伸到第一表面之上，互補空隙腔位于焊接鉚釘的下面，互補空隙腔延伸穿過所述部分，其中焊接鉚釘配合入互補空隙腔。

本發明的另一個方面涉及一種在基礎部件與可焊接部件之間的焊接接頭。在一個實施例中，該焊接接頭包括：基礎部件，其具有待焊接的表面；可焊接部件，其包含：具有互補空隙腔的部分，互補空隙腔延伸穿過所述部分；和焊接鉚釘，其位于互補空隙腔中并且被超聲焊接到基礎部件的所述表面。

本發明的另一個方面涉及超聲波焊接的方法。在一個實施例中，該方法包括：提供具有待焊接表面的基礎部件；提供可焊接部件，其包括具有第一表面的部分、利用薄部而附接到所述部分的焊接鉚釘，焊接鉚釘延伸到第一表面之上，并且互補空隙腔位于焊接鉚釘的下面，互補空隙腔延伸穿過所述部分，其中，焊接鉚釘配合入互補空隙腔；將可焊接部件置于基礎部件上；以及將超聲波焊接工具應用于焊接鉚釘和所述部分的第一表面，使焊接鉚釘與所述部分分離，驅使焊接鉚釘穿過互補空隙腔而進入基礎部件，并利用焊接鉚釘將可焊接部件超聲焊接到基礎部件的所述表面。

本發明還涉及以下技術方案。

方案1.?一種可焊接部件，包括：熱塑性部分，其具有第一表面；焊接鉚釘，其利用熱塑性薄部而附接到所述部分，所述焊接鉚釘延伸到所述第一表面之上，互補空隙腔延伸穿過所述部分并且位于所述焊接鉚釘的下面，其中，所述焊接鉚釘配合到所述互補空隙腔中。

方案2.?如方案1所述的可焊接部件，其中，所述熱塑性薄部小于所述焊接鉚釘的高度的約三分之一。

方案3.?如方案1所述的可焊接部件，其中，所述焊接鉚釘具有能量引導構件。

方案4.?如方案1所述的可焊接部件，其中，所述焊接鉚釘具有從圓形、正方形、矩形、三角形、星形或者其組合中選出的形狀。

方案5.?如方案1所述的可焊接部件，其中，所述第一表面與所述焊接鉚釘之間的夾角為約70°至約110°。

方案6.?如方案1所述的可焊接部件，其中，所述焊接鉚釘的側面或者所述互補空隙腔的側面具有高應力區。

方案7.?如方案1所述的可焊接部件，其中，所述熱塑性薄部具有高應力區。

方案8.?如方案1所述的可焊接部件，其中，所述薄部是連續的連接板或者至少兩個非連續的部分。

方案9.?如方案1所述的可焊接部件，其中，所述互補空隙腔小于所述焊接鉚釘。

方案10.?一種在基礎部件與可焊接部件之間的焊接接頭，包括：

基礎部件，其具有待焊接的表面；和