[发明专利]用于焊接塑料组件的接头设计

说明书

技术领域

本发明总体上涉及超声波焊接，更具体地涉及一种接头设计以及用于焊接塑料组件的方法。

背景技术

各种用于焊接塑料零件的方法是已知的。目前的超声波焊接技术包括点焊和能量引导焊接。在点焊接头中，焊接过程中零件是静止的。如图1中所示，将可焊接部件15置于基础部件10上。超声波焊接工具20穿过可焊接部件15和基础部件10，从而形成点焊接头。当对填充塑料(如玻璃填充的尼龙等)进行点焊时，所述焊接工具会遭受严重磨损。因此，所述焊接工具必须用极硬的材料制成而且必须频繁地更换，所述材料常常是外来的且昂贵的。此外，就点焊而言，在待连接的零件之间不可以容许有空间或间隙。而且，点焊接头的外观对于一些用途来说是不期望的。此外，点焊接头可能缺乏某些用途所要求的强度和机械性能。

其它焊接工艺则要求待焊接零件之间做相对运动。例如，对于利用能量引导焊接所形成的接头而言，可焊接部件相对于基础部件运动，如图2A～图2B中所示。可焊接部件15被置于基础部件10的上面，并且在它们之间有间隙。能量引导构件25从可焊接部件15向下延伸。将超声波焊接工具20应用于可焊接部件15的上表面，迫使可焊接部件15向下抵靠在基础部件10上，所述能量引导构件在基础部件10上形成焊接部。因为这种方法要求可焊接部件在焊接过程中运动，所以可以导致未对准的焊接部。

因此，存在着对在焊接过程中不需要相对运动并且不穿过待焊接组件的焊接技术的需求。

发明内容

本发明通过提供一种改进的可焊接部件、焊接接头以及焊接方法来满足这个需求。可焊接部件包括利用薄部而附接的焊接铆钉，所述薄部被设计成在超声波焊接过程中发生破裂。可焊接部件具有位于焊接铆钉下面的互补空隙腔（void pocket），其延伸穿过所述部分。焊接铆钉被驱使穿过互补空隙腔而嵌入基础部件，以形成焊接部。

本发明的一个方面涉及一种可焊接部件。在一个实施例中，所述可焊接部件包括：具有第一表面的热塑性部分、利用薄部而附接到所述部分的焊接铆钉；该焊接铆钉延伸到第一表面之上，互补空隙腔位于焊接铆钉的下面，互补空隙腔延伸穿过所述部分，其中焊接铆钉配合入互补空隙腔。

本发明的另一个方面涉及一种在基础部件与可焊接部件之间的焊接接头。在一个实施例中，该焊接接头包括：基础部件，其具有待焊接的表面；可焊接部件，其包含：具有互补空隙腔的部分，互补空隙腔延伸穿过所述部分；和焊接铆钉，其位于互补空隙腔中并且被超声焊接到基础部件的所述表面。

本发明的另一个方面涉及超声波焊接的方法。在一个实施例中，该方法包括：提供具有待焊接表面的基础部件；提供可焊接部件，其包括具有第一表面的部分、利用薄部而附接到所述部分的焊接铆钉，焊接铆钉延伸到第一表面之上，并且互补空隙腔位于焊接铆钉的下面，互补空隙腔延伸穿过所述部分，其中，焊接铆钉配合入互补空隙腔；将可焊接部件置于基础部件上；以及将超声波焊接工具应用于焊接铆钉和所述部分的第一表面，使焊接铆钉与所述部分分离，驱使焊接铆钉穿过互补空隙腔而进入基础部件，并利用焊接铆钉将可焊接部件超声焊接到基础部件的所述表面。

本发明还涉及以下技术方案。

方案1. 一种可焊接部件，包括：热塑性部分，其具有第一表面；焊接铆钉，其利用热塑性薄部而附接到所述部分，所述焊接铆钉延伸到所述第一表面之上，互补空隙腔延伸穿过所述部分并且位于所述焊接铆钉的下面，其中，所述焊接铆钉配合到所述互补空隙腔中。

方案2. 如方案1所述的可焊接部件，其中，所述热塑性薄部小于所述焊接铆钉的高度的约三分之一。

方案3. 如方案1所述的可焊接部件，其中，所述焊接铆钉具有能量引导构件。

方案4. 如方案1所述的可焊接部件，其中，所述焊接铆钉具有从圆形、正方形、矩形、三角形、星形或者其组合中选出的形状。

方案5. 如方案1所述的可焊接部件，其中，所述第一表面与所述焊接铆钉之间的夹角为约70°至约110°。

方案6. 如方案1所述的可焊接部件，其中，所述焊接铆钉的侧面或者所述互补空隙腔的侧面具有高应力区。

方案7. 如方案1所述的可焊接部件，其中，所述热塑性薄部具有高应力区。

方案8. 如方案1所述的可焊接部件，其中，所述薄部是连续的连接板或者至少两个非连续的部分。

方案9. 如方案1所述的可焊接部件，其中，所述互补空隙腔小于所述焊接铆钉。

方案10. 一种在基础部件与可焊接部件之间的焊接接头，包括：

基础部件，其具有待焊接的表面；和