用于塑料和复合接头强度改进的接头设计制造技术

多种变型可包括一种可包括最终部件的产品，该最终部件可包括第一部件、第二部件、至少一个桩钉和至少一个能量导引器，其中第一部件可包括第一表面并可限定至少一个通孔，第二部件可包括第二表面，至少一个能量导引器可设置在第一表面和第二表面之间，其中第一表面和第二表面可彼此邻接，并且至少一个桩钉可穿过至少一个通孔；并且第一部件和第二部件已进行超声波铆接和超声波焊接使得超声波焊接的接口可形成在第一部件和第二部件之间。

【技术实现步骤摘要】

本公开大体上涉及的领域包括超声波焊接。
技术介绍
超声波焊接可具有高剪切强度和低剥离强度。通常，桩钉或铆钉被添加到接头以改进剥离强度。然而，桩钉或铆钉可能具有较差的剪切强度。
技术实现思路
多种变型可包括一种可包括最终部件的产品，该最终部件可包括第一部件、第二部件、至少一个桩钉和至少一个能量导引器，其中第一部件具有第一表面并可限定至少一个通孔、第二部件可包括第二表面，至少一个能量导引器可设置在第一表面和第二表面之间，其中第一表面和第二表面可彼此邻接，并且至少一个桩钉可穿过至少一个通孔，并且第一部件和第二部件已进行超声波铆接和超声波焊接使得可超声波焊接的接口可形成在第一部件和第二部件之间。多种变型可进一步包括一种可包括最终部件的产品，该最终部件可包括第一部件、第二部件、至少一个桩钉和至少一个能量导引器，其中第一部件具有第一表面并可限定至少一个通孔、第二部件可包括第二表面、至少一个能量导引器可设置在第一表面和第二表面之间、至少一个桩钉可通过至少一个通孔和至少一个第二通孔和第一部件和第二部件之间的超声波铆接和超声波焊接的接口连接。多种变型可进一步包括一种方法，该方法可包括提供一种超声波焊接系统，该系统可包括焊接机、电源、控制器和可包括至少一个传感器和至少一个超声波焊极的超声堆；第一部件可包括第一表面；第二部件可包括第二表面；桩钉；和设置在至少第一表面和第二表面之间的至少一个能量导引器。该方法可进一步包括组装第一部件和第二部件，其中第一表面和第二表面彼此邻接，并且至少一个桩钉机械地将第一部件和第二部件连接在一起。该方法可进一步包括通过电源向至少一个转换器和至少一个超声波发生器供电使得第一部件和第二部件可超声波铆接在一起，并且超声波焊缝可形成在第一表面至第二表面的接口之间。通过以下所提供的详细描述，本专利技术范围内的其他示例性变型将变得清晰可见。应当理解，本专利技术的详细描述和枚举的变型虽然公开了可选的变型，但仅旨在用于说明的目的，而非旨在限定本专利技术的范围。附图说明可通过详细说明和附图将进一步透彻地理解本专利技术范围内选择的变型例，其中：图1A示出了用于塑料和复合接头强度改进的接头设计的一种变型；图1B示出了用于塑料和复合接头强度改进的接头设计的一种变型；图1C示出了用于塑料和复合接头强度改进的接头设计的一种变型；图1D示出了用于塑料和复合接头强度改进的接头设计的一种变型；和图2示出了用于塑料和复合接头强度改进的接头设计的一种变型。具体实施方式变型的以下描述在本质上仅是说明性的，并非旨在限定本专利技术的范围、应用或用途。以下关于变型的描述仅仅是为了说明认为在本专利技术的范围之内的其组件、元件、操作、产品及方法的目的，，而并非旨在通过所具体公开的或未阐述的任何方式来限制本专利技术的范围。除本文特别说明外，本文中所描述的组件、原件、操作、产品及方法可被组合和重新排列，并仍被视为包括在本专利技术的范围之内。超声波铆接可包括一种方法，其中高频能量用于在桩钉上生成磨擦热，并可以导致桩钉的局部熔化，然后在正常负载下压制并冷却该桩钉以便将两个或多个部件机械地固定在一起。超声波焊接可包括一种方法，其中高频能量用于在接口处生成摩擦热并可以导致两个或多个部件的局部熔化和分子扩散。经由超声波焊接可以实现复合塑料、复合物或金属部件的连接，其中多个部件或组件可以装配到模具、嵌套或夹具以及连接到转换器的超声波焊极和/或构造和布置成向多个部件供给振动的电源。以此方式，局部熔化可以发生并将多个部件焊接在一起；该方法可进一步包括使用构造和布置成增加期望位置的超声波焊接的效率的能量导引器。该方法可进一步包括突起结构(例如，桩钉或铆钉)，该突起结构被构造成经由超声波铆接超声地熔化以便在应用超声振动之后通过形成期望位置的两个部件之间的机械互锁来增强接点的剥离强度。如在本文件中所述，术语“桩钉“可包括铆钉、柱、长钉、棒、杆、可以结合在第一部件或第二部件内的桩钉，或任何其它可比较的突出部。参照图1A-1D；最终部件10可以经由超声波铆接和超声波焊接而形成，其中具有第一表面22的第一部件12可以设置在具有第二表面24的第二部件16之上使得第一表面22邻接第二表面24。第一部件12可限定至少一个通孔14。第二部件16可包括至少一个桩钉18和围绕至少一个桩钉18周向地设置的至少一个能量导引器20。可选地，至少一个能量导引器20可以设置在第一部件12的第一表面22上。当具有第一表面22的第一部件12设置在具有第二表面24的第二部件16之上使得第一表面22邻接第二表面24时，至少一个桩钉18可以设置在至少一个通孔14内。第一部件12和第二部件16可以随后经由超声波发生器28被超声波铆接和超声波焊接在一起以形成超声波焊接的接口26和最终部件10。参照图2；最终部件10可以经由超声波铆接和超声波焊接而形成，其中具有第一表面22的第一部件12可以设置在具有第二表面24的第二部件16之上使得第一表面22邻接第二表面24。第一部件12可限定至少一个通孔14。第二部件16可限定至少一个第二通孔30。至少一个桩钉18可包括头部34上的邻接表面32和设置在该邻接表面32上的能量导引器20。可选地，至少一个能量导引器20可以设置在第一部件12的第一表面22或第二部件16的第二表面24或二者上或者设置在第一表面22、第二表面24和邻接表面32上。当具有第一表面22的第一部件12设置在具有第二表面24的第二部件16之上使得第一表面22邻接第二表面24时，至少一个桩钉18可以设置在至少一个通孔14和第二通孔30内。第一部件12和第二部件16可以随后经由超声波发生器28被超声波铆接和超声波焊接在一起以形成超声波焊接的接口26和最终部件10。根据一个变型，超声波发生器可具有藉此可以发生超声波铆接和焊接的单组参数。可选地，超声波发生器可以具有藉此完成超声波铆接的第一组参数以及藉此可以发生超声波焊接的第二组参数。可选地，第一工具可以具有藉此完成超声波铆接的第一组参数，第二工具可具有藉此发生超声波焊接的第二组参数。即，超声波铆接和焊接可以为两个步骤或单个连续步骤。第一部件可以是纯热固性或热塑性树脂、强化热固性或热塑性树脂，其中强化物可以是以小片、短纤维、长纤维、管、或其组合的形式，并且其中该强化物可以是碳纤维、聚合物纤维、玻璃纤维、无机填料、或层压复合部件。第二部件可为硬质或软性塑料、碳纤维强化热塑性塑料或复合部件。第一部件和第二部件可具有类似转变温度，尤其是玻璃化转变温度或熔化转变温度。至少一个桩钉可具有与第二部件或第一部件相同的材料并且可为圆柱形、矩形、刺突状，或用于帮助将第一部件和第二部件结合在一起及增加完成的最终部件的剥离强度的任何其它合适的形状。至少一个能量导引器可构造和布置成将超声波焊接能量集中在所需位置中，尤其是围绕第一部件和第二部件邻接的桩钉处。至少一个能量导引器可包括多个凸出三角形、脊、四面体、小珠、或构造和布置成将超声波焊接能量集中在所需位置中的其它类似形状表面结构，由此在桩钉的基部增加绕桩钉的焊接尺寸和增加完成的最终部件的剪切强度。根据变型1，产品可包括最终部件，该最终部件可包括第一部件、第二部件、至少一个桩钉和至少一个能量导引器，其中第一部件可包括第一表面并可限定至少一个通孔，第二部件可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产品，其包括：最终部件，其包括第一部件、第二部件、至少一个桩钉和至少一个能量导引器，其中所述第一部件具有第一表面并限定至少一个第一通孔、所述第二部件具有第二表面并限定至少一个第二通孔、所述至少一个能量导引器设置在所述第一表面和所述第二表面之间，其中所述第一表面和所述第二表面可彼此邻接，并且所述第一部件和所述第二部件通过超声波铆接和超声波焊接使得超声波焊接的接口形成在所述第一部件和所述第二部件之间。

【技术特征摘要】
2015.07.08 US 14/7940961.一种产品，其包括：最终部件，其包括第一部件、第二部件、至少一个桩钉和至少一个能量导引器，其中所述第一部件具有第一表面并限定至少一个第一通孔、所述第二部件具有第二表面并限定至少一个第二通孔、所述至少一个能量导引器设置在所述第一表面和所述第二表面之间，其中所述第一表面和所述第二表面可彼此邻接，并且所述第一部件和所述第二部件通过超声波铆接和超声波焊接使得超声波焊接的接口形成在所述第一部件和所述第二部件之间。2.根据权利要求1所述的产品，其中所述至少一个能量导引器围绕所述至少一个桩钉周向地设置。3.根据权利要求1所述的产品，其中所述能量导引器设置在所述第一表面或所述第二表面或中的至少一个或这二者上。4.根据权利要求1所述的产品，其中，所述第一部件包括第一相变温度，所述第二部件包括第二相变温度，其中所述第一相变温度和所述第二相变温度相差约0℃至20℃。5.根据权利要求1所述的产品，其中所述超声波铆接...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·沙，I·A·卢梭，
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