[发明专利]气体屏蔽的红外焊接和铆固系统

说明书

一种用于连接由热塑性材料制成的两个部件(P1、P2)的红外焊接系统，包括一对红外加热器(11、11)，用于在两个部件(P1、P2)彼此间隔开时对其加热；并且激励红外加热器(11、11)以发射红外热量，并将所发射的红外热量引导到部件(P1、P2)的相对表面的选定部分(P1a、P2a)上，以熔化相对表面的至少一部分，同时将惰性气体引导到选定部分上，以防止熔化的热塑性材料点燃。通过将部件中的至少一个朝向另一部件移动以将部件(P1、P2)的熔化表面压成彼此接触而将两个部件(P1、P2)夹持在一起。在部件(P1、P2)保持夹持在一起时对其进行冷却，以固化熔化的热塑性材料，并因此将两个部件(P1、P2)焊接在一起。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月18日提交的第15/707,360序列号美国专利申请的优先权，该专利申请通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本发明总体上涉及热塑性材料的焊接，以及更具体地，涉及用于热塑性材料的焊接和铆固的气体屏蔽的红外焊接系统。

背景技术

本发明总体上涉及红外(IR)焊接。更具体地，本发明涉及IR加热器在塑料焊接工业中的使用，以熔化焊接在一起或铆固下来的热塑性组件的部分。红外焊接的实际应用的一个示例是将两个一半的汽车塑料进气歧管焊接在一起。焊接这种歧管的常规方法利用热气加热或红外(IR)加热

热气方法利用电阻加热器来加热惰性气体并将其吹向待熔化的表面。气体本身是将能量从电阻加热器传递到塑料表面以产生熔化物的媒介。这种方法的副产品是惰性气体场围绕焊接区，防止塑料氧化或燃烧。该方法几乎不容许塑料部件的变化。随着部件在靠近或远离加热器时翘曲，熔化物前沿的温度显著地变化。

IR方法简单地利用IR热源辐射地加热塑料以产生熔化物。IR源的主要优点是红外能量的传输距离，其显著地大于加热塑料的其他方式。传输距离的增加允许部件表面更加均匀地被加热，即使由于部件朝向或远离加热器的翘曲而导致加热器与部件之间的距离发生变化。IR加热方法的缺点在于，所产生的熔化物的表面能够氧化或燃烧，从而导致将两个待焊接部件连接在一起时焊接强度降低。

发明内容

根据一个实施方式，一种用于将由热塑性材料制成的两个部件连接起来的红外焊接方法包括：将两个热塑性部件中的每个均定位成与红外加热器相邻，并使两个部件彼此间隔开；通过激励红外加热器以发射红外热量并将发射的红外热量引导到该部件的相对表面的选定部分上，来熔化两个部件的相对表面的至少一部分，同时将惰性气体引导到所述选定部分上，以防止熔化的热塑性材料点燃；通过将部件中的至少一个部件朝向另一部件移动，以将部件的熔化表面压成彼此接触而将该两个部件夹持在一起；以及冷却两个零件，同时使它们以彼此直接接触的状态保持夹持在一起，以使熔融的热塑性材料固化，从而将两个部件焊接在一起。

在优选实施方式中，惰性气体在红外辐射冲击热塑性部件时包围红外辐射，并且屏蔽红外辐射以将红外辐射限制在待熔化的部件中。

附图说明

图1是由两个辐射加热单元形成的用于熔化两个热塑性部件的待焊接的部分的辐射热焊接系统的剖视图。

图2是与图1中所示相同的剖视图，示出了两个热塑性部件的待焊接的部分的熔化。

图3是与图1中所示的热塑性部件相同的剖视图，其中辐射加热单元被移除，并且示出了待焊接的部件朝向彼此移动。

图4是与图1中所示相同的剖视图，是在待焊接的部件已彼此压靠以连接通过红外加热而熔化的部件的部分之后的图。

图5是图1和图2中所示的两个辐射加热单元之一的顶视立体图。

图6是图5中所示的单元的缩小俯视图。

图7是沿图6中的线7-7截取的剖面。