加热元件和焊接套件以及制造加热元件和焊接部件的方法技术

本公开内容涉及加热元件和焊接套件以及制造加热元件和焊接部件的方法。描述了一种用于热塑性部件(21，22)的电阻焊接的加热元件(100)。该加热元件(100)包括导电片材(105)，该导电片材包括多个切口(111至113)，其中，切口(111至113)与导电片材(105)的比率至少沿着该片材(105)的横向方向变化，使得该片材(105)的电阻在该片材(105)的中心处具有最大值。进一步描述了一种包括这种加热元件(100)和电绝缘层(121，122)的焊接套件、一种制造这种加热元件的方法、以及一种使用这种加热元件来将两个热塑性部件彼此焊接的方法。热塑性部件彼此焊接的方法。热塑性部件彼此焊接的方法。

【技术实现步骤摘要】
加热元件和焊接套件以及制造加热元件和焊接部件的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于电阻焊接的加热元件和焊接套件，以及制造加热元件和使用这种加热元件焊接热塑性部件的方法。本专利技术具体地涉及一种具有多个切口的导电片材的加热元件、一种制造这种加热元件的方法，以及一种用这种加热元件焊接热塑性部件的方法。

技术介绍

[0002]热塑性部件、特别是热塑性复合材料部件的焊接通常是通过对部件进行加热、施加静压力以及使两个待焊接部件固结来完成的。加热是通过不同的技术实现的，诸如感应加热、电阻焊接、超声波焊接、红外线焊接或激光焊接。
[0003]对于电阻焊接，通常在两个接合配合件(将要相互焊接的两个热塑性部件)之间采用由不锈钢或铜导丝制成的网。对网施加电压会因其导丝的电阻而将导丝加热，从而至少熔化结合配合件的表面。向结合区或焊接区施加一定量的压力以实现两个热塑性部件之间的焊接。
[0004]然而，已经发现，这种导丝网会引起空气滞留在结合配合件之间，使得焊接质量降低。这尤其发生在网的沿垂直方向延伸的两根导丝的交叉部/交叉点处。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的是提供一种加热元件、一种制造该加热元件的方法以及一种将热塑性部件彼此焊接的方法，它们实现了更高质量的焊接。
[0006]该目的通过具有权利要求1的特征的加热元件、具有权利要求6的特征的焊接套件、具有权利要求7的特征的制造加热元件的方法以及具有权利要求10的特征的焊接热塑性部件的方法来解决。
[0007]优选实施例由从属权利要求限定。
[0008]根据为了更好地理解本披露内容的第一示例性方面，一种用于热塑性部件的电阻焊接的加热元件包括导电片材，该导电片材包括多个切口。片材的使用避免了交叉导丝，这些交叉导丝在用于焊接热塑性部件时可能会夹带空气。因此，加热元件不仅避免了常规导丝网的缺点，而且在其整个焊接区域上也比常规加热元件更薄，特别是当常规网的交叉导丝需要一根导丝的两倍高度时。这进一步提高了结合配合件的抗剪强度，因为两个结合配合件之间的结合部的厚度减小在承受载荷时引起的弯矩更小。
[0009]在本披露内容中，加热元件将连接到电路，使得导电片材由于穿其而过的电流而发热。片材的纵向方向应被理解为从电路的正电势到负电势的方向。片材的横向方向是指与片材的纵向方向大致垂直的方向。
[0010]此外，加热元件具有切口与导电片材的不同的比率。具体地，切口与导电片材的比率至少沿着片材的横向方向变化，使得片材的电阻在片材的中心处具有最大值。片材的中心区域中的最大电阻意味着与具有较低电阻的片材的其他区域相比，在该中心区域中流动
的电流强度更低。降低的电流强度在片材的每单位面积产生的热量(例如，每mm2或cm2的热功率)更少。另一方面，在片材的边缘区域中，当沿横向方向观察时，较低的电阻导致电流强度增加，这使片材的每单位面积产生更高的热量。
[0011]片材的电阻在横向方向上的这种特殊分布最小化或避免了通常在常规导丝网加热元件中发生的负面影响。具体地，片材在横向方向上的边缘区域在与空气的边界处，因为它们位于焊接区的侧向端部处。空气冷却片材和热塑性部件的边缘区域。因此，当使用常规的导丝网加热元件时，横向方向上的边缘区域将比中心区域更冷。这被称为“横向边缘效应”，从而导致焊接质量下降。
[0012]本披露内容的加热元件由于切口与导电片材的特定比率而通过在片材的每单位面积产生更高的热量来避免横向边缘效应。此外，它还允许降低整个焊接区或结合区中的平均焊接温度，因为不需要补偿横向边缘区域的较低温度。这实际上进一步避免了中心区域的过热，就像在一些常规的导丝网解决方案中一样。
[0013]可以通过两种方式计算切口与导电片材的比率。首先，可以沿着横向方向的一条线来考虑该比率。该线形成穿过薄片材的截面，其中该截面将包括片材部分和由于切口而产生的空部分。切口与导电片材的比率便是单位长度上的所有空(或切口)部分的累积长度与片材部分的累积长度的商。单位长度可以是截面的整个长度(实际上是片材的整个宽度，因为截面是沿横向方向截取的)或仅其一部分，诸如1cm、5cm或10cm。其次，可以在单位面积上考虑该比率，其中一个维度位于横向方向上。这里，切口与导电片材的比率是单位面积中的所有切口的累积面积与单位面积中的片材的累积面积的商。单位面积可以是片材的整个宽度乘以片材的纵向方向上的单位长度，诸如1cm、5cm或10cm。替代性地，单位面积可以与片材的宽度无关，诸如1cm2、5cm2或10cm2。该比率、特别是开放面积比率(切口面积与“实心”片材面积之比)可以是例如0.2至0.8、优选地0.4至0.6。
[0014]在任何情况下，由于沿着片材的宽度(沿着横向方向)的切口与导电片材的比率的变化，可以通过选择性地去除片材材料(切掉片材材料)来定制片材。例如，为了降低片材的横向边缘区域中的电流强度，切口与导电片材的比率减小，即，切口的累积长度或累积面积减小，或者与片材的中心区域相比，片材部分/材料的累积长度或累积面积在横向边缘区域中增加。因此，片材具有与间隙和导丝配置相当的定制截面，但在整个截面上具有连续的高度(片材的厚度)。因此，本披露内容的加热元件沿其横向截面(沿其横向方向)提供定制的电阻。加热元件可以包括沿横向方向具有不同电阻的不同区域，或者可以包括在横向方向上观察时的电阻的逐渐变化。
[0015]替代性地或另外地，切口与导电片材的比率可以沿着片材的纵向方向改变。相对于横向方向描述的切口与导电片材的比率的细节也可以应用于纵向方向。因此，省略这些细节的重复。因此，当沿其纵向截面观察时，本披露内容的加热元件提供了定制的电阻。
[0016]例如，片材在纵向方向上的每个端部区域可以具有比片材的中心更低的电阻。片材的电阻在纵向方向上的这种特殊分布最小化或避免了通常在常规导丝网加热元件中发生的负面影响。具体地，片材在纵向方向上的端部区域延伸出焊接区(以用于接触电路的相应部分)并且在与空气的边界处。没有被待焊接的热塑性部件覆盖的片材部分(端部区域)将由于电流穿其而过而与片材的其余部分一样发热。由于空气是不良的热导体，因此当在纵向方向上观察时，片材的端部区域以及热塑性部件的端部区域与加热元件未从热塑性部
件延伸的情况相比会变得更热(虽然这只是理论上的)。因此，当使用常规的导丝网加热元件时，纵向方向上的端部区域会变得更热甚至过热，这被称为“纵向边缘效应”或“纵向端部效应”，使得焊接质量降低。
[0017]本披露内容的加热元件由于切口与导电片材的特定比率而通过在片材的每单位面积产生更少的热量来避免纵向边缘效应。没有被待焊接的热塑性部件覆盖的片材区域甚至可以具有切口与导电片材的为零的比率，即，在片材的这个区域中未制作切口。例如，当沿纵向方向观察时，第一切口可以设置在片材的将被待焊接的热塑性部件覆盖的区域中。
[0018]在实施方式变型中，第一类型的切口可以设置在片材的中心，并且第二类型的切口可以沿着片材的纵向延伸的边缘(侧向边缘)中的每一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于热塑性部件(21，22)的电阻焊接的加热元件(100)，所述加热元件(100)包括：导电片材(105)，所述导电片材包括多个切口(111至113)，其中，切口(111至113)与导电片材(105)的比率至少沿着所述片材(105)的横向方向变化，使得所述片材(105)的电阻在所述片材(105)的中心处具有最大值。2.根据权利要求1所述的加热元件(100)，其中，切口(111至113)与导电片材(105)的比率沿着所述片材(105)的纵向方向变化，其中，优选地，所述片材(105)的每个端部区域(116)具有比所述片材(105)的中心更低的电阻。3.根据权利要求1或2所述的加热元件(100)，其中，第一类型的切口(113)设置在所述片材(105)的中心，并且第二类型的切口(111，112)沿着所述片材(105)的纵向延伸的边缘中的每一个设置，并且/或者其中，第三类型的切口沿着所述片材(105)的横向延伸的纵向端部区域(118)中的每一个设置，其中，所述切口(111至113)的类型限定所述切口(111至113)的形状、面积、纵向尺寸和/或横向尺寸。4.根据权利要求1至3中一项所述的加热元件(100)，其中，两个相邻切口(111至113)之间在所述横向方向上的距离在所述片材(105)的整个宽度上是相同的，从所述片材(105)的中心朝向所述片材(105)的纵向延伸的边缘中的每一个逐渐变化，或者从所述片材(105)的中心朝向所述片材(105)的纵向延伸的边缘中的每一个逐步地变化，并且/或者其中，两个相邻切口(111至113)之间在所述纵向方向上的距离在所述片材(105)的整个长度上是相同的，从所述片材(105)的中心朝向所述片材(105)的横向延伸的纵向端部区域(118)中的每一个逐渐变化，或者从所述片材(105)的中心朝向所述片材(105)的纵向端部区域(118)中的每一个逐步地变化。5.根据权利要求1至4中一项所述的加热元件(100)，其中，所述片材(105)由包括碳纤维和/或纳米管的导电箔和/或纸制成。6.一种焊接套件(120)，包括：根据权利要求1至5中任一项所述的加热元件(100)；以及至少一个电绝缘层(121，122)，所述至少一个电绝缘层被布置在所述加热元件(100)的表面上，其中，优选地，所述至少一个电绝缘层(121，122)包括一层玻璃板层和/或热塑性材料和/或是施加到所述导电片材(105)上的陶瓷涂层。7.一种制造根据权利要求1至5中一项所述的加热元件(100)的方法，所述方法包括：提供(200)连续导电片材(105)；以及沿着横向方向并沿着纵向方向在所述片材(105)中切割(210)多个切口(111至113)。8.根据权利要求7所述的方法，其中，切割(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：维克托，
申请(专利权)人：空中客车德国运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：