[发明专利]用于修补差异焊接的设备和方法

说明书

技术领域

本公开大体上涉及结合工件，更具体地说涉及修补在两个工件之间形成有缺陷的或者差异的焊接的设备和方法，其中，至少一个工件包括聚合复合物。复合物。

背景技术

在汽车制造中，聚合复合物由于包括轻重量、高度相适应或可成形、坚固和耐用的有利特性而越来越多地使用。有些复合物还可着色，并且可作最后加工，以具有任何最期望的纹理或抛光。

汽车中增加的使用例如包括在仪表与门面板、灯、空气管道、方向盘、内饰、车厢或其他车辆储存室、内饰、外部部分和甚至发动机部件中。关于发动机部件及其他发动机罩(或UTH)下的应用，例如，聚合物构成并持续地开发成能经得起热的和/或化学侵蚀的环境。关于诸如挡泥板的外部部件，聚合物被开发成在较长一段时间内在线可涂性和具有高的耐热性与耐化学性。汽车应用中的许多其他潜在的使用正被持续地考虑。

随着该趋势，找到高效并且有效地结合聚合物部件的方法变得越来越重要。更常见地使用压缩模制和例如超声波焊接的模制后结合技术。

在超声波焊接中，结合两个工件，其中，一个或两者包括聚合复合物。参考附图并且更具体地说第一附图，图1示意性地示出包括要被焊接到一起的两个工件102、104的传统超声波焊接布置和诸如超声波焊接触角的焊接工具106。

对于超声波焊接，工件102、104被保持到一起，以在超声波振动应用于工件、例如应用于两个工件中的顶部工件的同时，使它们处于压力下。

为了将能量引导至工件102、104之间的界面108，能量引导器110有时被定位在工件102、104之间，或者形成在一个或两个工件上，使得它们在焊接期间被定位在工件之间。

通常，当超声波能量传递通过处在压力下的工件102、104时，能量随着时间的过去可集中在能量引导器110的顶点处，导致热的快速积聚。这使引导器熔化。熔化材料流经接头界面，形成与配合表面的分子键。

关于引导器形成和安置，在常见的情况下，当利用模具中的凹进压缩模制工件中的一个工件时，形成突出的能量引导器。引导器在工件102、104之间延伸，形成用于传递至近侧工件102从而传播至工件之间的界面108的区域并朝着远侧工件104的焊接能量(例如，超声波振动)的路径。

振动初始地在接合界面(即，工具与工件、工件与工件)处产生摩擦热，并且然后在复合材料中产生分子间摩擦，以使材料熔化。当熔化诸如由于传递至能量引导器110的振动而出现在界面108处时，工件在那里通过熔化材料的分子键(例如，熔合或共价键)结合。

有时候，形成有缺陷的或者差异（discrepant）焊接。差异焊接通常是与目标焊接构造不合需要地不同的任何焊接。常见的缺陷是焊接尺寸减小，或者要不然没有所期望的稳固。在其中给定的片材规格下希望在宽度方面具有测量约7mm的焊接的一种情况下，差异焊接可具有在大约0mm与大约4mm之间的宽度。

图2示出了要被结合的接收焊接能量(例如，高频(HF)声波振动)、但以不合需要的方式形成差异焊接202的工件102、104。焊接202是有缺陷的，具有不足够的基本部分202。在该示例中的焊接区域或区202还包括不足够的辅助焊接206。图3示出了从新地不足够地结合的工件102、104撤回的焊接触角106。

图4示出了其中形成有足够的期望的焊接402的示例情况400。如上所述，缺乏期望质量的焊接可被称作差异的。

辅助焊接206可被称作挤出，由于其可能是冷却熔化材料在焊接期间在压力下从基本部分204推到一边，将工件102、104推到一起。通常，在形成基本焊接部分204中产生的热量越多，则挤出的量越大。

利用相同的工具和过程以重新焊接现有的差异焊接202的尝试是无效的，至少由于工件102可能改变(结合至工件104)，使得不会再次在接合界面处产生足够的摩擦热以便响应于振动的焊接。更具体地说，工件结构、尤其地在先前焊接区的表面或周边处将在首次焊接期间改变，以致太受限制而不能再次产生足够的焊接热。

通过围绕差异焊接202添加额外焊接来试图修补焊接由于有限的空间、材料、时间和能量而不实用。围绕差异焊接202形成额外的新焊接将是浪费空间、时间、材料和能量的。

不合需要的替代是废弃具有差异焊接202的工件102、104。假想地，还可以某种方式回收有些不适当地结合的工件，但该过程同样浪费资源，并且没有消除避免不合需要的差异焊接的挑战。