【技术实现步骤摘要】
用于连接聚合体复合材料的设备和方法
本公开通常涉及连接聚合体复合材料,以及更确切地指,使用涉及应用摩擦与超声波能量至被连接的工件的混合连接技术以连接复合材料的设备和方法。根据本技术的实施例,摩擦和超声波的操作能够以任何次序以及有时同时地被实施。
技术介绍
在汽车制造业中,聚合体复合材料由于其有利的特性正在被越来越广泛地使用,包括轻质的,高度一致的或可成形的,坚固的以及耐用的特性。一些复合材料进一步是可着色的以及能够被表面加工为具有大多数任意需要的构造。在汽车中增多的使用包括,例如在仪表和门面板、灯、空气管道、方向盘、车内装饰、车箱或其它的车辆储藏箱、车内装饰、外部件以及甚至发动机组件。关于发动机组件和其它的发动机罩(或UTH)应用,例如聚合体被构造和被持续发展成能够经受热和/或化学侵蚀的环境。关于例如挡泥板的外部件,聚合体被发展使得其在更长的时间周期内具有线上涂覆性能和高热的和化学的抵抗力。以及在汽车应用中许多其它潜在的使用正在不断地被考虑到。由于此趋势,寻找有效地以及高效地连接聚合体组件的方式变得越来越重要。压缩模塑法以及后模制连接技术(例如超声波焊接)正被更常见地使用。传统的技术具有多个缺点。参照附图以及更确切地指第一个附图,图1示意性地显示了包括焊接焊头102和两个工件104、106在焊接之前的常规的超声波焊接布置100。在示出的步骤中,如向下的箭头所示,焊头102被降低朝向接触两个工件的顶部工件104。一旦与工件104接触,与焊头连接的超声波发生器激发高频超声振动,该振动经过焊头被传至工件。如图2中所示,在界面处热量被产生,并且工件104开始熔化2 ...
【技术保护点】
一种混合成型/能量化的系统,其用于在将多个工件有效地结合在一起,同时抑制焊接材料在不需要的区域中的形成,其包括:成型工具,其被配置以在被结合的工件的最接近的工件中形成至少一个凹部;以及焊接能量施加装置,其被连接至成型工具以及被配置来应用焊接能量至最接近的工件;其中凹部被形成,以及焊接能量被应用,使得熔融的工件材料变得被放置在凹部内,由此抑制在任何不需要的位置处焊接材料的形成。
【技术特征摘要】
2013.09.06 US 61/874403;2014.09.03 US 14/4762131.一种混合成型/能量化的系统,其用于在将多个工件有效地结合在一起,同时抑制焊接材料在不需要的区域中的形成,其包括:成型工具,其被配置以在被结合的工件的最接近的工件中形成至少一个凹部;以及焊接能量施加装置,其被连接至成型工具以及被配置来应用焊接能量至最接近的工件;其中凹部被形成,以及焊接能量被应用,使得熔融的工件材料变得被放置在凹部内,由此抑制在任何不需要的位置处焊接材料的形成。2.根据上述权利要求1所述的系统,其中该成型工具被配置以通过摩擦形成凹部。3.根据上述权利要求2所述的系统,其中该成型工具被配置以当与最接近的工件接触时来旋转以产生形成凹部的摩擦,该凹部为环形的凹部。4.根据上述权利要求1所述的系统,其中该成型工具被放置在焊接能量施加装置周围。5.根据上述权利要求1所述的系统,其中该成型工具相对于焊接能量施加装置是可展开的和可收回的。6.根据上述权利要求1所述的系统,其中该能量施加装置相对于成型工具是可展开的和可收回的。7.根据上述权利要求1所述的系统,其中该能量施加装置大致在形状上为圆柱状的。8.根据上述权利要求1所述的系统,其中该成型工具具有大致环形的轮廓形状。9.根据上述权利要求1所述的系统,其中该能量施加装置被配置以应用高频超声波振动至工件用于将工件互相焊接。10.根据上述权利要求1所述的系统,其进一步包括控制系统的一个或多个功能的自动化的机械。11.根据权利要求10所述的系统,其中该自动化的机械包括由控制器控制的机器人。12.根据权利要求11所述的系统,其中该控制器包括处理器和具有计算接可执行的指示的计算机可读的媒介,当指示被处理器执行时,引起机器人来实施至少一个操作。13.根据权利要求1所述的系统,其中第一工件和第二工件具有同样的材料。14.根据权利要求1所述的系统,其中第一工件和第二工件具有不同的材料。15.根据权利要求1所述的系统,其中工件中至少一个包括聚合体。16.根据权利要求1所述的系统,其中工件中至少一个包括塑料。17.根据权利要求16所述的系统,其中工件中至少一个包括混合塑料-金属复合材料。18.根据权利要求16所述的系统,其中塑料是热塑性塑料。19.根据权利要求1所述的系统,其中工件中至少一个包括聚合体复合材料。20.根据权利要求19所述的系统,其中复合材料为纤维-加固聚合体(FRP)复合材料。21.根据权利要求19所述的系统,其中复合材料为碳纤维-加固聚合体(CFRP)复合材料。22.根据权利要求19所述的系统,其中复合材料为玻璃纤维加固聚合体(GFRP)或玻璃纤维,复合材料。23.根据权利要求1所述的系统,其中工件中至少一个包括选自包含下列材料的列表中的至少一种材料:聚酰胺-级聚合体;聚氯乙烯(PVC);丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS);以及聚碳酸酯(PC)。24.根据权利要求1所述的系统,其中工件中至少一个包括聚乙烯。25.根据权利要求24所述的系统,其中工件中至少一个包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或高密度聚乙烯(HDPE)。26.根据权利要求1所述的系统,其中工件中至少一个包括乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)。27.根据权利要求15所述的系统,其中该聚合体包括合成的聚合体。28.根据权利要求15所述的系统,其中该聚合体包括无机聚合体。29.根据权利要求15所述的系统,其中该聚合体包括生物高聚物或绿色聚合体。30.根据权利要求15所述的系统,其中该聚合体基于石油的聚合体。31.根据权利要求1所述的系统,其中工件中至少一个包括包含一定百分比的使用后再循环的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)聚合体。32.根据权利要求1所述的系统,其中工件中至少一个包括树脂。33.根据权利要求32所述的系统,其中该树脂包括下列至少一个玻璃纤维聚丙烯(PP)树脂;PC/PBT树脂;以及PC/ABS树脂。34.根据权利要求1所述的系统,其中成型工具与焊头间隔开,限定中间的缝隙,当焊头被放置用于应用超声波振动时,该缝隙以抑制振动从焊头传送至成型工具。35.根据权利要求1所述的系统,其中该成型工具包括绝缘层以抑制振动从焊头传送至成型工具。36.根据权利要求34所述的系统,其中该焊头包括绝缘层来抑制振动从焊头传送至成型工具。37.根据权利要求34所述的系统,其进一步包括位于该成型工具与该焊头之间的中间的材料,当焊头被放置用于应用超声波振动时,其被配置以抑制振动从焊头传送至成型工具。38.根据权利要求37所述的系统,其中该中间的材料是流体。39.根据权利要求37所述的系统,其中该中间的材料是润滑剂。40.根据权利要求39所述的系统,其中该中间的材料是流体润滑剂。41.根据权利要求39所述的系统,其中该中间的材料是干燥的润滑剂。42.根据权利要求1所述的系统,其中该工具被配置和被布置来当旋转时熔化最接近的工件材料。43.根据权利要求1所述的系统,其中该工具和施加装置被配置、被布置以及被控制,使得焊接能量施加装置的操作来应用焊接能量被开始于成型工具的操作来通过摩擦在工件中产生热量的开始之后。44.根据权利要求1所述的系统,其中该工具和施加装置被配置、被布置以及被控制,使得焊接能量施加装置的操作来应用焊接能量被开始于成型工具的操作来通过摩擦在工件中产生热量的开始之前。45.根据权利要求1所述的系统,其中该工具和施加装置被配置、被布置以及被控制,使得焊接能量施加装置的操作来应用焊接能量被开始于成型工具的操作来通过摩擦在工件中产生热量的结束之后。46.根据权利要求1所述的系统,其中该工具和施加装置被配置、被布置以及被控制,使得成型工具来通过摩擦在工件中产生热量的操作被开始于焊接能量施加装置来应用焊接能量的操作的结束之后。47.一种用于将多个工件有效地结合在一起,同时抑制焊接材料在不需要的区域中的...
【专利技术属性】
技术研发人员:PC王,
申请(专利权)人:通用汽车环球科技运作有限责任公司,
类型:发明
国别省市:美国;US
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