[发明专利]利用特殊设计的机械中间件修补差异焊接的设备和方法

说明书

技术领域

本公开大体上涉及稳固地结合工件，更具体地说涉及利用特殊构成的机械中间件修补包括至少两个工件的工件布置中的有缺陷的或者差异的焊接的设备和方法，其中，每组工件至少一个包括聚合复合物。

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具有在线可涂性和高的耐热性与耐化学性。

对于聚合物和尤其地聚合复合物在汽车应用中的许多其他潜在的使用持续被开发。

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。例如，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或其他聚合物。参考附图并且更具体地说第一附图，图1示意性地示出了利用焊接工具106用于结合两个工件102、104的传统超声波焊接布置。

工具106包括多个部分，诸如臂108和超声波振动施加器或触角110。臂108连接至用于控制触角110的垂直移位的诸如气动或伺服致动器(未详细示出)的其他部件。

为了焊接，工具106的部件如由箭头112所指示地移至两个工件的最近的工件102。

对于超声波技术，工件102、104被一起保持在触角110与诸如砧的底部结构114之间。工件102、104在超声波振动为焊接而应用于工件的同时被维持在压力下。

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。当熔化出现在界面116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（descrepant）的焊接。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。在一种情况下，差异焊接例如可能没有如将工件102、104稳固地结合到一起所需要的那样达到工件间界面116。

在另一情况下，差异焊接达到部分间界面116，但没有如将工件102、104稳固地结合到一起所需要的那样桥接界面116。

在图3的示例中，焊接202仅达到界面116，并且没有稳固地连接至远侧工件104。

图2示出了布置的后续阶段200，其中，触角110为工件102、104提供焊接能量202，例如，高频(HF)声波振动。当振动从触角传递到工件102中的时候，熔化的工件材料块204响应于邻近触角110加热而开始形成。

图3示出了其中形成有不足够的或者差异的焊接300的错误焊接之后的布置。存在可有助于不足够的焊接300的许多因素。例如，工件材料可能受到污染，工件中的一个或两者可能过厚，一个或两个工件可能被不正确地定位或者没有被稳固地保持并因此移动(例如，由于不正确的或者有故障的夹具)，不正确的过程变量[例如，频率、振幅、夹紧力或时间(例如，不足够的时间)]和/或其他状况可能存在。

图3示出了从新完成的但不足够的焊接300撤回的焊接触角106。

图4示出了示例的足够的期望的焊接400。焊接400有效地桥接工件间间隙116，以稳固地结合工件102、104。

继续参考差异焊接300(图3)，至少由于为重新焊接依修改在工件的相同接合界面处可能不能产生足够的摩擦热，所以利用相同的工具和过程以简单地重新焊接焊接300的尝试将是无效的。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变得太受限制而不能再次产生足够的焊接热。

通过围绕焊接300添加额外焊接来试图修补焊接300由于有限的空间、材料、时间和能量以及出于外观考虑通常同样不实用。

确定地不合需要的替代是废弃其中形成有差异焊接300的工件102、104。

假想地，不正确地结合的某些工件可以某种方式回收，但需要资源专用于确定部件是否能回收，以回收能回收的部件和处理不能回收的部件。