專利名稱：感應(yīng)加熱輔助的振動焊接方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感應(yīng)加熱輔助的振動焊接方法和裝置。
背景技術(shù)：
振動焊接的處理可以用于牢固地結(jié)合一個或多個工件的相鄰表面。通過以校準(zhǔn)范圍的頻率和方向給工件施加振動形成焊接。工件首先被放置在且夾在固定砧和焊接角或超聲焊極(sonotrode)之間。在被激勵時，超聲焊極傳遞振動能量通過工件。通過摩擦產(chǎn)生的熱沿交界面表面軟化工件的材料，這最終形成固焊。振動焊接的部件的效率、一致性和可靠性/耐久性很大程度上取決于超聲焊極、砧和用于形成焊接的各種其他焊接工具和控制設(shè)備的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種用于在振動焊接處理期間增加一個或多個工件的選定部分和/或由所述一個或多個工件限定的選定焊接交界面的溫度的振動焊接方法和系統(tǒng)。所述方法包括 使用感應(yīng)加熱設(shè)備加熱選定的部分或焊接交界面，在一個可行實(shí)施例中，感應(yīng)加熱設(shè)備可被嵌入到焊接砧或者另一指定的焊接工具內(nèi)。感應(yīng)加熱設(shè)備相對于工件的位置和/或定向確定產(chǎn)生的渦電流相對于相同工件的位置，并且因此確定待被加熱的特定焊接交界面。在振動焊接處理中，隨著來自超聲焊極的振動的熱能耗散，焊接區(qū)的溫度下降。即使對于給定的多片焊接構(gòu)造來說可以在不同可行焊接交界面的每一個上產(chǎn)生相同熱量，在給定焊接交界面的焊接溫度也可能與其他焊接交界面的焊接溫度顯著不同。這主要是由于不同摩擦條件、工件的表面之間的不同相對運(yùn)動、和散熱片效果(所導(dǎo)致)。因此，可以使用感應(yīng)加熱設(shè)備通過在此陳述的感應(yīng)而選擇性地加熱工件的指定部分，諸如工件的最厚部分或具有最高熱傳導(dǎo)性的工件的表面或部件。具體地，在此公開一種用于使用振動焊接系統(tǒng)對工件和/或形成的焊接交界面進(jìn)行加熱的方法，其中，焊接交界面由被焊接的工件的相鄰表面來限定。所述方法包括相鄰于焊接工具定位工件，使得焊接交界面也相鄰于焊接工具，然后，使用感應(yīng)加熱設(shè)備在焊接工具和工件之一中產(chǎn)生渦電流。一旦在圍繞被激勵的感應(yīng)加熱設(shè)備的電磁場中的所有導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦電流，就通過傳導(dǎo)將焊接交界面加熱到校準(zhǔn)的閾值溫度或加熱到校準(zhǔn)的溫度范圍內(nèi)。其后，在上述加熱步驟之后或與其同時，可使用振動焊接系統(tǒng)的超聲焊極來振動焊接工件。另外，一種用于使用振動能量來焊接工件的相鄰表面的振動焊接系統(tǒng)，包括焊接工具、嵌入在該焊接工具內(nèi)的感應(yīng)加熱設(shè)備、和控制器。感應(yīng)加熱設(shè)備一旦被激勵，就產(chǎn)生足以加熱由工件的相鄰表面限定的焊接面的(多個)渦電流?？刂破髡{(diào)制發(fā)送到感應(yīng)加熱設(shè)備的電流和頻率以維持焊接溫度在校準(zhǔn)的閾值之上。感應(yīng)加熱設(shè)備的設(shè)計(jì)、位置和定向最終確定焊接工具或工件是否被徹底加熱。根據(jù)下面結(jié)合附圖而對實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)是明顯的。本發(fā)明還提供如下方案
1. 一種振動焊接方法，其包括
將工件放置成與焊接工具相鄰，使得所述工件限定與所述焊接工具相鄰的焊接交界
使用感應(yīng)加熱設(shè)備在所述焊接工具和所述工件之一中產(chǎn)生渦電流，從而通過傳導(dǎo)將所述工件或所述焊接交界面加熱到校準(zhǔn)閾值溫度；以及
在所述工件或所述焊接交界面達(dá)到所述校準(zhǔn)閾值溫度之后，使用來自超聲焊極的振動形成焊接。2.如方案1所述的方法，其特征在于，其還包括將所述感應(yīng)加熱設(shè)備嵌入到所述焊接工具中。3.如方案2所述的方法，其特征在于，在所述焊接工具中嵌入所述感應(yīng)加熱設(shè)備包括將所述感應(yīng)加熱設(shè)備嵌入在砧頭中。4.如方案1所述的方法，其特征在于，使用感應(yīng)加熱設(shè)備產(chǎn)生渦電流包括 自動調(diào)制交流(AC)電信號以產(chǎn)生調(diào)制AC電信號；以及
通過控制模塊向所述感應(yīng)加熱設(shè)備發(fā)送所述調(diào)制AC電信號。5.如方案1所述的方法，其特征在于，放置所述工件包括相鄰于固定焊接砧放置導(dǎo)電互連部件和電池的導(dǎo)電墊片。6.如方案1所述的方法，其特征在于，其還包括
調(diào)節(jié)所述感應(yīng)加熱設(shè)備相對于所述工件的位置，從而改變所述渦電流相對于所述工件的位置。7. 一種用于使用振動能量來焊接工件的相鄰表面的振動焊接系統(tǒng)，所述焊接系統(tǒng)包括
焊接工具；
感應(yīng)加熱設(shè)備，其被配置為對所述工件或由所述工件的所述相鄰表面限定的焊接交界面加熱；以及
控制模塊，其被配置為控制所述感應(yīng)加熱設(shè)備的操作，從而將在所述焊接交界面處或沿所述焊接交界面的焊接溫度控制到校準(zhǔn)閾值溫度。8.如方案7所述的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)加熱設(shè)備包括放置在由所述焊接工具限定的通道內(nèi)的至少一個感應(yīng)線圈。9.如方案7所述的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)加熱設(shè)備包括放置在所述至少一個感應(yīng)線圈與所述工件之間的絕緣層。10.如方案7所述的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)加熱設(shè)備經(jīng)由絕緣的銀線和絕緣的銅線之一連接到焊接電源，并且所述工件是電池的銅導(dǎo)電墊片和鋁導(dǎo)電墊片之一。11.如方案7所述的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊被配置為自動調(diào)制交流(AC)電信號以產(chǎn)生具有至少大約25 KHz的頻率的調(diào)制AC電信號，并且向所述感應(yīng)加熱設(shè)備發(fā)送所述調(diào)制AC電信號。12. 一種在振動焊接系統(tǒng)中用作焊接工具的砧組件，其中，所述振動焊接系統(tǒng)被配置為使用振動能量來焊接工件的相鄰表面，所述砧組件包括
砧體；
砧頭，其操作地連接到所述砧體；以及
感應(yīng)加熱設(shè)備，其被配置為對所述工件或由所述工件的相鄰表面限定的焊接交界面加熱。
其中，所述感應(yīng)加熱設(shè)備被配置為將在所述焊接交界面處或沿所述焊接交界面的焊接溫度增加到校準(zhǔn)的閾值溫度。13.如方案12所述的砧組件，其特征在于，所述感應(yīng)加熱設(shè)備包括放置在由所述砧頭限定的通道內(nèi)的感應(yīng)線圈。14.如方案12所述的砧組件，其特征在于，所述感應(yīng)加熱設(shè)備還包括放置在所述至少一個感應(yīng)線圈與所述工件之間的絕緣層。15.如方案12所述的砧組件，其特征在于，所述感應(yīng)加熱設(shè)備從所述焊接系統(tǒng)的控制模塊接收具有至少大約25 KHz的頻率的調(diào)制AC電信號，并且響應(yīng)于所述調(diào)制AC電信號增加所述焊接溫度。16.如方案12所述的砧組件，其特征在于，所述振動焊接系統(tǒng)被配置為在焊接所述工件的所述相鄰表面時同時形成多個焊點(diǎn)，還包括與所述多個焊點(diǎn)的數(shù)量相同的多個所述感應(yīng)加熱設(shè)備。17.如方案12所述的砧組件，其特征在于，所述工件是大約0. 2厘米厚的銅導(dǎo)電電池墊片。


圖1是具有在此公開的感應(yīng)加熱設(shè)備的振動焊接系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖示；
圖2是根據(jù)一個可行實(shí)施例的具有嵌入式感應(yīng)加熱設(shè)備的焊接工具的立體側(cè)視圖示； 圖3是用于在工件中形成焊接的圖2的焊接工具的示意性側(cè)視圖示； 圖4是根據(jù)另一可行實(shí)施例的具有嵌入式感應(yīng)加熱設(shè)備的焊接工具的立體側(cè)視圖示；
以及
圖5是描述使用圖1所示的系統(tǒng)在振動焊接處理期間用于加熱焊接交界面的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，其中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的部件，從圖1開始，振動焊接系統(tǒng)10 被配置為使用超聲振動或使用其他合適頻率的振動形成焊接。通過一個或多個感應(yīng)加熱設(shè)備40提供局部加熱。每個感應(yīng)加熱設(shè)備40用于對工件觀加熱，盡管其在此使用在單個中但可包括多個工件。感應(yīng)加熱設(shè)備40通過在一個或多個焊接交界面沈即待被焊接在一起的(多個)工件觀的交界相鄰表面處或沿其的傳導(dǎo)提升焊接溫度。加熱焊接工具例如砧組件30是對(多個)焊接交界面沈加熱的一種可行方式，如下參照圖2和圖3所描述，其中最終目的是給工件28和特定的焊接交界面加熱。焊接系統(tǒng)10可包括焊接控制設(shè)備12。焊接控制設(shè)備12包括焊接電源14，其可操作以便將可用源功率為振動焊接中容易使用的形式。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，在振動焊接處理中使用的焊接電源，諸如圖1所示的焊接電源14，可以是電連接到任何適當(dāng)?shù)哪芰吭矗T如50 - 60 Hz壁插座。焊接電源14可包括焊接控制器16，其通常但不必是一體地包括在焊接電源中。
焊接電源14和焊接控制器16最終將源功率轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)墓β士刂菩盘枺撔盘柧哂羞m于在振動焊接處理中使用的預(yù)定波形特征，例如，取決于特定應(yīng)用，具有幾赫茲(Hz ) 到接近40 KHz的頻率，或者更高的頻率?？梢詫⒐β士刂菩盘枏暮附与娫?4或焊接控制器16發(fā)送到轉(zhuǎn)換器18，轉(zhuǎn)換器18具有用于在一個或多個焊接墊22中產(chǎn)生機(jī)械振動所需的機(jī)械結(jié)構(gòu)。焊接墊22可與振動焊接角或超聲焊極24 —體地形成或者連接到振動焊接角或超聲焊極24。振動焊接系統(tǒng)10還可包括增強(qiáng)器20。增強(qiáng)器20可以是被配置為放大振動的幅度和/或改變施加的夾緊力的方向的任何設(shè)備。也就是說，來自焊接控制器16的振動信號最初可以具有相對低的幅度，例如，幾微米到幾毫米，然后可通過增強(qiáng)器20放大以產(chǎn)生需要的機(jī)械振蕩。接著，振動信號被發(fā)送到超聲焊極24的一個或多個焊接墊22。焊接最終在工件28的相鄰表面之間的焊接交界面26處或者沿該焊接交界面26 形成。焊接系統(tǒng)10可用于通過改變由超聲焊極24發(fā)出的振動的定向來焊接或結(jié)合金屬或熱塑性塑料。也就是說，對于熱塑性塑料，由超聲焊極24發(fā)出的振動趨于與被焊接的表面垂直，而對于金屬，該方向可大體與之相切。仍然參照圖1，每個焊接墊22可具有隆起27，S卩，在形成焊接期間在焊接交界面26 處或沿該焊接交界面26接觸工件28的織紋式表面。隆起27可以是織紋式或者被配置為凸起的齒和/或在工件被夾住時在工件28上提供足夠抓握的其他摩擦圖案。為了進(jìn)一步促進(jìn)焊接處理，工件28被放置成鄰近砧組件30。砧組件30可包括焊機(jī)體32、砧體34和砧頭36。砧頭36可具有與上述焊接墊22的隆起27的結(jié)構(gòu)類似的隆起38。感應(yīng)加熱設(shè)備40用于對工件28和/或焊接交界面26即待被焊接的工件的指定交界表面進(jìn)行加熱。也就是說，工件28可限定多個焊接交界面26，如圖1所示，其中，最內(nèi)焊接位置在圖1中由箭頭33指示。感應(yīng)加熱設(shè)備40可相對于工件28例如圍繞工件放置。 感應(yīng)加熱設(shè)備40可在指定焊接工具內(nèi)(例如，超聲焊極24的部分和/或砧組件30的部分) 在各個位置和/或定向交替嵌入，如所示。另外，可以選擇限定焊接交界面26的感應(yīng)加熱設(shè)備40相對于工件28的位置和/ 或定向，從而確定當(dāng)設(shè)備被激勵時由感應(yīng)加熱設(shè)備產(chǎn)生的渦電流(箭頭41)的位置和定向。 渦電流(箭頭41)最終對內(nèi)部產(chǎn)生渦電流的導(dǎo)電金屬材料例如砧頭36或工件28加熱。圖1所示的特定實(shí)施例中所示的工件28可包括多單格電池的電池44的導(dǎo)電墊片 42，為了簡明，圖1中僅示出其頂部或互連板。電池44可用作車輛(沒示出)的電推進(jìn)器，并且可包括導(dǎo)電母線或互連部件46?；ミB部件46可具有通過橫跨構(gòu)件49彼此連接的側(cè)軌 48。在此實(shí)施例中，導(dǎo)電墊片42形成各個電池單格電池的電極延伸部，并且每個都內(nèi)部地焊接到包括該特定單格電池的各個陽極和陰極，如本領(lǐng)域技術(shù)人員很好地所理解?；ミB部件46可以由適合的導(dǎo)電材料例如銅構(gòu)成，并且可以被成形為、尺寸設(shè)計(jì)成和/或以其他方式配置為形成軌或母線，且安裝到電池44。電池44的可能使用包括對各個車載電子設(shè)備供能以及推進(jìn)混合動力電動車輛 (HEV)、電動車輛(EV)、插入式混合動力電動車輛(PHEV)等。作為示例，電池44可以充分地尺寸設(shè)計(jì)成提供為電動車輛或混合動力汽油/電動車輛供能必要的電壓，例如，取決于所需的應(yīng)用為大約300到400伏或者另一電壓范圍。在圖1的超聲焊極M抵靠砧組件30夾緊并且限制工件觀時，超聲焊極以校準(zhǔn)的頻率和幅度振動從而沿焊接交界面26產(chǎn)生摩擦和熱。然而，砧組件30可用作大體的散熱器，并因此在能量從超聲焊極M朝向砧組件傳遞時熱損失。潛在地，圖1中由箭頭33所指示的最內(nèi)焊接，即遠(yuǎn)離超聲焊極M的最遠(yuǎn)焊接點(diǎn)，具有最低的相對溫度，因此可能形成最弱的結(jié)合?？梢酝ㄟ^給(多個)焊接交界面沈加熱來抵消這種效果，如下所述。參照圖2，在一個實(shí)施例中，(多個)感應(yīng)加熱設(shè)備40可以嵌入到圖2所示的焊接系統(tǒng)10的一個或多個焊接工具內(nèi)。在一個可行實(shí)施例中，圖2示出的三個感應(yīng)加熱設(shè)備40 對應(yīng)于三個不同的焊接點(diǎn)。在特定實(shí)施例中使用的感應(yīng)加熱設(shè)備40的數(shù)量可以改變。例如，砧體34可限定通道51 (見圖3)，其中，放置了感應(yīng)加熱設(shè)備40的相應(yīng)一個。由于砧頭 36相對小，因此感應(yīng)加熱設(shè)備40可被相應(yīng)地設(shè)計(jì)尺寸，例如，在一個實(shí)施例中，圖3的通道 51可以是直徑大約為8mm，并且感應(yīng)加熱設(shè)備尺寸設(shè)計(jì)成適合此直徑。感應(yīng)加熱設(shè)備40電連接到焊接電源14或者經(jīng)由控制模塊50和線52連接到另一 IlOV或220V電源。根據(jù)一個可行的實(shí)施例，線52可由絕緣的銀(Ag)或絕緣的銅(Cu)構(gòu)成，從而優(yōu)化到感應(yīng)加熱設(shè)備40的能量傳遞。此實(shí)施例在焊接銅或鋁例如圖1所示的電池 44的導(dǎo)電墊片42時可是特別有益的。如圖1的箭頭33所指示的最內(nèi)焊接處的焊接交界面沈往往具有最弱的結(jié)合強(qiáng)度。因此，渦電流(箭頭41)集中在該特定位置，以在工件觀的焊接表面之間產(chǎn)生較好的結(jié)合。另外，控制模塊50可用于調(diào)節(jié)發(fā)送到感應(yīng)加熱設(shè)備40的交流電(AC)信號(箭頭 53)的電流和頻率。使用高頻AC電流，例如，大約25kHz或更高，可以促進(jìn)渦電流(箭頭41) 在圖1的工件觀、和/或砧頭36中、或者在包含感應(yīng)加熱設(shè)備40的另一焊接工具中的產(chǎn)生?？刂颇K50可以是圖1所示的焊接控制器16的一部分，或者它可以是單獨(dú)的控制設(shè)備?？刂颇K50通過控制被傳遞到感應(yīng)加熱設(shè)備40的AC功率信號53的屬性來調(diào)節(jié)焊接溫度。砧體34還被示出為具有砧頭36和隆起38，以及具有容納緊固件(未示出)的多個安裝孔56。以這種方式，砧體34可安裝到焊機(jī)體32，如圖1所示?？梢酝ㄟ^直接焊接任務(wù)的屬性確定感應(yīng)加熱設(shè)備40的尺寸設(shè)計(jì)。例如，根據(jù)一個可行公式，在1秒(s)內(nèi)使具有面積為1 cm χ 1 cm χ 0.20 cm (其大約是典型焊點(diǎn)的面積的四倍)的銅工件升溫需要功率Ψ)為階一 Γ/ ，其中，V是工件的體積(m3)，&是體積比熱容(焦耳(J)/厘米(cm)3開爾文(K))，i = Is和ΔΓ = 130° K，即期望的焊接溫度的增加。通過渦電流(箭頭41)傳遞期望功率(P、所需的磁通密度QT)可以被計(jì)算為
B =，其中，P是被焊接材料(在此示例為銅)的靜態(tài)電阻率，々是焊接的滲透深
度，J是板厚度，/是頻率Hz。可以使用等式1=/ ///"確定產(chǎn)生磁通密度(5)所需的電流 (/)，其中，廠是校準(zhǔn)的安全系數(shù)，力是滲透深度Φ)處的磁通環(huán)路高度，μ是空氣滲透率，# 是在所述安全系數(shù)(F)時感應(yīng)加熱設(shè)備40中環(huán)路的數(shù)量。
根據(jù)所述的公式，這些公式確實(shí)是示例性的，并且未必可適用于所有可能應(yīng)用，甚至在以25 kHz的頻率(/)焊接具有焊接滲透深度Φ、為0. 0005m的相對薄的銅板(i/ = 0. OOlm)時給定保守的安全系數(shù)(F)為10，為提供足夠的加熱產(chǎn)生渦電流(箭頭41)總共所需的電流(/)小于大約5mA。此低水平的電流對于產(chǎn)生的特定焊接應(yīng)用的焊接質(zhì)量可提高成本優(yōu)勢改進(jìn)。參照圖3，感應(yīng)加熱設(shè)備40可包括彼此絕緣的感應(yīng)線圈59，和適當(dāng)?shù)慕^緣體端58， 諸如玻璃或陶瓷層、盤或圓柱體。由感應(yīng)線圈59產(chǎn)生的渦電流(箭頭41)的位置在圖3中示出在砧頭36內(nèi)，這僅是一個可行實(shí)施例。這種實(shí)施例將趨于給砧頭36加熱，其中在砧頭 36接觸工件時通過傳導(dǎo)將該熱傳遞到工件觀。圖3的工件觀示出為三片堆疊，其取決于實(shí)施例可以包括或者可以不包括圖2的墊片42和該附圖所示的側(cè)軌48。渦電流(箭頭41)的位置可以朝向工件28改變，并且需要時可僅通過將感應(yīng)線圈 59放置成更靠近工件，即，通過在箭頭60的方向移動線圈，來進(jìn)入工件28。感應(yīng)線圈59可以是空心管，以允許流體冷卻，或者可以通過其他方式來冷卻以防止過熱。一個實(shí)施例將通道51更深地延伸到砧頭36，以允許將感應(yīng)線圈59相對于工件28更近地固定地定位。在另一實(shí)施例中，感應(yīng)線圈59的定位在延伸的通道51中可變。例如，可以將不同厚度的絕緣體端58插入到通道51中，以改變感應(yīng)線圈59與被焊接的焊接交界面沈之間的距離從而形成給定焊接W。參照圖4，在可選實(shí)施例中，感應(yīng)加熱設(shè)備140可包括根據(jù)單個電線長度以電串聯(lián)排列的部分或全部環(huán)159。每個環(huán)159可被定位和定向成至少部分環(huán)繞被形成的焊接例如圖3所示的焊接M的中心點(diǎn)70。如果通道是定位于低于砧頭36的隆起38的谷或最低點(diǎn)的通孔，則可以在圖3所示的通道51的變形中放置環(huán)159。這種位置也可以幫助在振動焊接處理期間防止環(huán)159損壞。然而，在其他實(shí)施例中，可以在使得與環(huán)159的任何可能的接觸最少化的深度處將通道(未示出)形成在隆起圖案中。不考慮環(huán)159相對于嵌入回路的焊接工具的定位或定向，回路應(yīng)彼此充分地絕緣。參照圖5，參照各個附圖所示的結(jié)構(gòu)描述方法100。方法100可以在使用相同附圖所示的焊接系統(tǒng)10進(jìn)行振動焊接處理期間用于加熱工件和/或焊接交界面，例如，圖1所示的工件28或焊接交界面26。在步驟102，工件28放置在超聲焊極M與砧組件30之間， 其中，工件限定焊接交界面26。步驟102可包括將圖1所示的電池44的導(dǎo)電墊片42與相同附圖的互連部件46彼此相鄰地放置且在超聲焊極M與砧組件30之間，其中，焊接交界面的其中一個是在圖1中由箭頭33指示的最內(nèi)位置。一旦定位，在步驟104，一個或多個感應(yīng)加熱設(shè)備40，140被激勵，以產(chǎn)生圖1和圖 3所示的渦電流(箭頭41)。渦電流(箭頭41)加熱焊接工具，例如，砧組件30的一部分和/ 或工件觀，從而在振動由超聲焊極M傳遞之前在焊接交界面沈的指定一個處或沿該焊接交界面沈的指定一個增加焊接溫度。然后，方法100進(jìn)行到步驟106。在步驟106，指定的控制器，例如，圖1的焊接控制器16或圖2的控制模塊50使用閉環(huán)反饋控制方法，來確定在該指定焊接交界面沈處或沿該指定焊接交界面沈的焊接溫度何時到達(dá)校準(zhǔn)的溫度閾值，或者落入校準(zhǔn)的溫度范圍內(nèi)。例如，可以使用熱電偶測量該指定焊接交界面26處、或者焊接交界面的附近中例如圖3的通道51或其變形內(nèi)的溫度。指定的控制器可以使用測得的溫度來調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱設(shè)備40，140的性能以將溫度維持在校準(zhǔn)的范圍內(nèi)。超聲焊極24可以在此點(diǎn)振動處，并且，結(jié)合(多個)感應(yīng)加熱設(shè)備40，140通過渦電流(箭頭41)產(chǎn)生的熱，來自隆起27，38 (見圖1)的摩擦加熱增加焊接溫度。如果感測的溫度小于校準(zhǔn)的溫度閾值，則重復(fù)步驟104，否則，方法100進(jìn)行到步驟108。在步 驟108，焊接完成。然后，方法100可以重復(fù)步驟102以進(jìn)行隨后焊接。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用于實(shí)施本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1. 一種振動焊接方法，其包括將工件放置成與焊接工具相鄰，使得所述工件限定與所述焊接工具相鄰的焊接交界使用感應(yīng)加熱設(shè)備以在所述焊接工具和所述工件之一中產(chǎn)生渦電流，從而通過傳導(dǎo)將所述工件或所述焊接交界面加熱到校準(zhǔn)閾值溫度；以及在所述工件或所述焊接交界面達(dá)到所述校準(zhǔn)閾值溫度之后，使用來自超聲焊極的振動形成焊接。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其還包括將所述感應(yīng)加熱設(shè)備嵌入到所述焊接工具中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述焊接工具中嵌入所述感應(yīng)加熱設(shè)備包括將所述感應(yīng)加熱設(shè)備嵌入在砧頭中。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用感應(yīng)加熱設(shè)備產(chǎn)生渦電流包括 自動調(diào)制交流(AC)電信號以產(chǎn)生調(diào)制AC電信號；以及通過控制模塊向所述感應(yīng)加熱設(shè)備發(fā)送所述調(diào)制AC電信號。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，放置所述工件包括相鄰于固定焊接砧放置導(dǎo)電互連部件和電池的導(dǎo)電墊片。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其還包括調(diào)節(jié)所述感應(yīng)加熱設(shè)備相對于所述工件的位置，從而改變所述渦電流相對于所述工件的位置。
7.一種用于使用振動能量來焊接工件的相鄰表面的振動焊接系統(tǒng)，所述焊接系統(tǒng)包括焊接工具；感應(yīng)加熱設(shè)備，其被配置為對所述工件或由所述工件的所述相鄰表面限定的焊接交界面加熱；以及控制模塊，其被配置為控制所述感應(yīng)加熱設(shè)備的操作，從而將在所述焊接交界面處或沿所述焊接交界面的焊接溫度控制到校準(zhǔn)閾值溫度。
8.如權(quán)利要求7所述的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)加熱設(shè)備包括放置在由所述焊接工具限定的通道內(nèi)的至少一個感應(yīng)線圈。
9.如權(quán)利要求7所述的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述感應(yīng)加熱設(shè)備包括放置在所述至少一個感應(yīng)線圈與所述工件之間的絕緣層。
10.一種在振動焊接系統(tǒng)中用作焊接工具的砧組件，其中，所述振動焊接系統(tǒng)被配置為使用振動能量來焊接工件的相鄰表面，所述砧組件包括砧體；砧頭，其操作地連接到所述砧體；以及感應(yīng)加熱設(shè)備，其被配置為對所述工件或由所述工件的相鄰表面限定的焊接交界面加熱。其中，所述感應(yīng)加熱設(shè)備被配置為將在所述焊接交界面處或沿所述焊接交界面的焊接溫度增加到校準(zhǔn)的閾值溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及感應(yīng)加熱輔助的振動焊接方法和裝置，具體地，一種用于使用振動焊接系統(tǒng)加熱工件或焊接交界面的方法，包括將工件放置成與焊接工具相鄰，使得焊接交界面也與焊接工具相鄰，并然后使用感應(yīng)加熱設(shè)備在焊接工具和工件之一中產(chǎn)生渦電流從而將焊接表面加熱到校準(zhǔn)的閾值溫度或溫度范圍。隨后可以通過使用振動焊接系統(tǒng)的超聲焊極應(yīng)用高頻振動以形成焊接。所述方法可以包括調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱設(shè)備相對于工件的位置和定向以改變渦電流的位置。振動焊接系統(tǒng)包括焊接工具、感應(yīng)加熱設(shè)備和控制模塊，所述控制模塊控制感應(yīng)加熱設(shè)備從而控制焊接溫度。
文檔編號B23K20/26GK102310261SQ201110190760
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者范 H-T., F. 斯帕徹爾 P., W. 蔡 W. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司