用導(dǎo)電墨液和導(dǎo)電鉚釘聯(lián)接聚合物復(fù)合材料的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般涉及聯(lián)接聚合物復(fù)合材料，更具體而言，涉及使用導(dǎo)電墨液和導(dǎo)電鉚釘聯(lián)接復(fù)合材料的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛正被越來越多地制造成包括塑料和其它聚合物以代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料，例如金屬。聚合物(例如，纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)) —般更輕，且能夠具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。它們還能夠根據(jù)需要更容易地被成形、織構(gòu)和著色。
[0003]例如，在機(jī)動(dòng)車中增加的使用可包括在儀表和車門板、燈具、空氣管道、方向盤、內(nèi)飾、車廂(truck bed)或其它車輛儲(chǔ)物廂、內(nèi)飾以及甚至發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的增加的使用。
[0004]例如，在機(jī)動(dòng)車中增加的使用包括在儀表和車門板、燈具、空氣管道、方向盤、內(nèi)飾、車廂或其它車輛儲(chǔ)物廂、內(nèi)飾、外部零件以及甚至發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的增加的使用。例如，關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)部件以及其它發(fā)動(dòng)機(jī)罩下(或UTH)應(yīng)用，聚合物被配置成能夠承受熱和/或化學(xué)侵蝕的環(huán)境，并且這種聚合物正在被不斷進(jìn)行開發(fā)。關(guān)于外部零件，例如翼子板，正在開發(fā)具有在線可涂飾性且在較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)具有較高的熱和化學(xué)耐受性的聚合物。并且，正在不斷考慮聚合物在機(jī)動(dòng)車應(yīng)用中的許多其它潛在用途。
[0005]隨著這種趨勢(shì)，尋找高效且有效地組裝和聯(lián)接聚合物部件的方式正在變得越來越重要。
[0006]一種聯(lián)接熱塑性聚合物(尤其是兩種不同聚合物)的方式是使用超聲焊接。在這種技術(shù)中，高頻超聲聲振動(dòng)被施加于兩個(gè)聚合物部件。當(dāng)所述部件在壓力下被保持在一起時(shí)，施加所述振動(dòng)以產(chǎn)生熔焊焊縫。
[0007]常規(guī)超聲焊接的缺點(diǎn)包括與所需能量的量相關(guān)的那些缺點(diǎn)。這些挑戰(zhàn)中的一個(gè)是不合需要的循環(huán)時(shí)間。例如，通常需要從約十二秒至約二十秒的范圍，或者更大。
[0008]對(duì)于常規(guī)的雙面焊接過程，這些缺點(diǎn)中的另一個(gè)是需要從相對(duì)側(cè)接近工件，由于生產(chǎn)中的環(huán)境約束，這可能是不可行的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本技術(shù)涉及一種混合鉚釘-電阻焊接技術(shù)。所述技術(shù)涉及將導(dǎo)電流體，例如導(dǎo)電墨液，施加于正被聯(lián)接的工件中的至少一個(gè)，例如，施加在將要形成接縫的工件之間。機(jī)械導(dǎo)電連接器，例如U型鉚釘，被嵌入到正被聯(lián)接的工件中的第一個(gè)中，至少嵌入到所述連接器到達(dá)導(dǎo)電流體的距離。在一些實(shí)施例中，鉚釘被調(diào)整大小和成形成，當(dāng)被插入時(shí)延伸到正被聯(lián)接的工件中的第二個(gè)。
[0010]然后，借助于鉚釘，電流被施加于導(dǎo)電墨液，產(chǎn)生焦耳熱以將工件焊接在一起。
[0011]本發(fā)明還包括下面的方案:
[0012]1.一種過程，用于使用混合機(jī)械連接器-電阻焊接來聯(lián)接工件，其包括:
[0013]將導(dǎo)電流體引入到所述工件之間的界面；
[0014]將至少一個(gè)機(jī)械導(dǎo)電連接器插入到所述工件的至少一個(gè)中，以使所述連接器到達(dá)其中具有所述導(dǎo)電流體的所述界面；以及
[0015]將用于焊接的能量施加于所述至少一個(gè)機(jī)械導(dǎo)電連接器，以使所述能量通過所述連接器傳送到所述導(dǎo)電流體，并且在所述界面處，熱量在所述工件中產(chǎn)生，從而熔化所述工件并形成連接所述工件的焊接接縫。
[0016]2.如方案I所述的過程，其特征在于:
[0017]所述機(jī)械導(dǎo)電連接器是鉚釘；以及
[0018]所述鉚釘被成形為形成大致環(huán)形的頂部平面輪廓。
[0019]3.如方案I所述的過程，其特征在于:
[0020]所述機(jī)械導(dǎo)電連接器是鉚釘；以及
[0021]所述鉚釘包括分隔兩個(gè)柱的絕緣間隔器，所述兩個(gè)柱中的每一個(gè)都被插入以到達(dá)所述導(dǎo)電流體。
[0022]4.如方案I所述的過程，其特征在于，所述插入和所述施加使用組合的沖壓-電極工具來執(zhí)行。
[0023]5.如方案4所述的過程，其特征在于，所述工具包括圍繞中央沖壓子工具的電極子工具。
[0024]6.如方案5所述的過程，其特征在于，所述電極子工具包括至少一個(gè)絕緣體，所述絕緣體分隔所述電極子工具的第一電極和所述電極子工具的第二電極。
[0025]7.如方案I所述的過程，其特征在于:
[0026]將所述連接器插入到所述工件的至少一個(gè)中包括用所述連接器穿刺所述第一工件；以及
[0027]當(dāng)焊接能量和力通過焊接工具被施加于所述連接器時(shí)，所述穿刺被執(zhí)行，導(dǎo)致所述第一工件在與所述連接器的末端相鄰處熔化，從而便利于所述穿刺。
[0028]8.如方案7所述的過程，其特征在于:
[0029]所述穿刺使用沖壓裝置執(zhí)行；以及
[0030]所述沖壓裝置也用作焊接能量的施加器。
[0031]9.如方案I所述的過程，其特征在于:
[0032]將所述連接器定位于將要被聯(lián)接的多個(gè)工件中的第一工件中包括:在用于所述第一工件的模制過程期間，將所述連接器部分地定位于所述第一工件內(nèi)；以及
[0033]將所述連接器部分地定位于所述第一工件內(nèi)包括:在壓縮模制期間，將所述連接器植入或嵌入到所述第一工件中。
[0034]10.如方案I所述的過程，其特征在于，將所述導(dǎo)電機(jī)械連接器定位于將要被聯(lián)接的多個(gè)工件的第一工件中包括:在用于所述第一工件的模制過程之前，將所述連接器部分地定位于所述第一工件內(nèi)。
[0035]11.如方案I所述的過程，其特征在于，將所述導(dǎo)電機(jī)械連接器定位于將要被聯(lián)接的多個(gè)工件的第一工件中包括:將所述連接器定位到所述第一工件中至少與所述第一工件和所述第二工件之間的界面相鄰的深度。
[0036]12.如方案I所述的過程，其特征在于:
[0037]所述連接器的接觸部分包括大致平的頭部；以及
[0038]所述連接器相對(duì)于所述第一工件定位，以使所述頭部不會(huì)到達(dá)或低于所述第一工件的應(yīng)用表面。
[0039]13.如方案I所述的過程，其特征在于:
[0040]所述連接器的接觸部分包括大致平的頭部；以及
[0041]所述連接器與通過焊接形成的產(chǎn)品保持在一起，以至少執(zhí)行焊后阻止剝離的功倉(cāng)泛。
[0042]14.如方案I所述的過程，其特征在于，所述機(jī)械導(dǎo)電部件被配置和提供在所述第一工件中，以使在焊接之后，所述部件用作散熱器，從形成的焊縫吸熱，從而促進(jìn)新形成的接縫的快速硬化。
[0043]15.如方案I所述的過程，其特征在于:
[0044]所述過程還包括在所述焊接之前使所述機(jī)械導(dǎo)電部件與焊接能量的施加器接觸；以及
[0045]所述工件的材料在所述焊接期間未沉積在所述施加器上；以及
[0046]所述過程還包括:在焊接過后非?？斓貜乃鰴C(jī)械導(dǎo)電部件撤走所述施加器，而沒有工件的材料被粘附到所述施加器。
[0047]16.如方案I所述的過程，其特征在于，將用于焊接的能量施加于所述至少一個(gè)機(jī)械導(dǎo)電連接器包括:通過第一電極將電流施加至與所述第一工件的外表面相鄰的所述連接器，以及將第二電極定位成和所述連接器接觸，所述連接器與所述第二工件的外表面相鄰，從而允許輸入電流經(jīng)由所述連接器和所述第二電極離開所述工件。
[0048]17.如方案I所述的過程，其特征在于，將用于焊接的能量施加于所述至少一個(gè)機(jī)械導(dǎo)電連接器包括:通過第一電極將電流施加至與所述第二工件的外表面相鄰的所述連接器，以及將第二電極定位成和所述連接器接觸，所述連接器與所述第一工件的外表面相鄰，從而允許輸入電流經(jīng)由所述連接器和所述第二電極離開所述工件。
[0049]18.如方案I所述的過程，進(jìn)一步包括:當(dāng)焊接能量和力通過焊接工具被施加于所述連接器時(shí)，將所述連接器穿刺到所述第二工件中，導(dǎo)致所述第二工件在與所述連接器的末端相鄰處熔化，從而便利于穿刺到所述第二工件中。
[0050]19.一種過程，用于使用混合機(jī)械連接器-電阻焊接來聯(lián)接工件，其包括:
[0051]將至少一個(gè)機(jī)械導(dǎo)電連接器插入到所述工件的至少一個(gè)中，以使所述連接器到達(dá)所述工件之間的界面，在所述界面處具有導(dǎo)電流體；以及
[0052]將用于焊接的能量施加于所述至少一個(gè)機(jī)械導(dǎo)電連接器，以使所述能量通過所述連接器傳送到所述導(dǎo)電流體，并且在所述界面處，熱量在所述工件中產(chǎn)生，從而熔化所述工件并形成連接所述工件的焊接接縫；
[0053]其中，將所述連接器插入到所述工件的至少一個(gè)中包括用所述連接器來穿刺所述第一工件；以及
[0054]其中，當(dāng)焊接能量和力通過焊接工具被施加于所述連接器時(shí)，執(zhí)行所述穿刺，導(dǎo)致所述第一工件在與所述連接器的末端相鄰處熔化，從而便利于所述穿刺。
[0055]20.一種過程，用于使用混合機(jī)械連接器-電阻焊接來聯(lián)接工件，其包括:
[0056]將至少一個(gè)機(jī)械導(dǎo)電連接器插入到所述工件的至少一個(gè)中，以使所述連接器到達(dá)所述工件之間的界面，在所述界面處具有導(dǎo)電流體；以及
[0057]將用于焊