用导电墨液和导电铆钉联接聚合物复合材料的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及联接聚合物复合材料，更具体而言，涉及使用导电墨液和导电铆钉联接复合材料的系统和方法。
【背景技术】
[0002]车辆正被越来越多地制造成包括塑料和其它聚合物以代替传统材料，例如金属。聚合物(例如，纤维增强聚合物(FRP)) —般更轻，且能够具有相当的强度。它们还能够根据需要更容易地被成形、织构和着色。
[0003]例如，在机动车中增加的使用可包括在仪表和车门板、灯具、空气管道、方向盘、内饰、车厢(truck bed)或其它车辆储物厢、内饰以及甚至发动机部件中的增加的使用。
[0004]例如，在机动车中增加的使用包括在仪表和车门板、灯具、空气管道、方向盘、内饰、车厢或其它车辆储物厢、内饰、外部零件以及甚至发动机部件中的增加的使用。例如，关于发动机部件以及其它发动机罩下(或UTH)应用，聚合物被配置成能够承受热和/或化学侵蚀的环境，并且这种聚合物正在被不断进行开发。关于外部零件，例如翼子板，正在开发具有在线可涂饰性且在较长时间段内具有较高的热和化学耐受性的聚合物。并且，正在不断考虑聚合物在机动车应用中的许多其它潜在用途。
[0005]随着这种趋势，寻找高效且有效地组装和联接聚合物部件的方式正在变得越来越重要。
[0006]一种联接热塑性聚合物(尤其是两种不同聚合物)的方式是使用超声焊接。在这种技术中，高频超声声振动被施加于两个聚合物部件。当所述部件在压力下被保持在一起时，施加所述振动以产生熔焊焊缝。
[0007]常规超声焊接的缺点包括与所需能量的量相关的那些缺点。这些挑战中的一个是不合需要的循环时间。例如，通常需要从约十二秒至约二十秒的范围，或者更大。
[0008]对于常规的双面焊接过程，这些缺点中的另一个是需要从相对侧接近工件，由于生产中的环境约束，这可能是不可行的。
【发明内容】
[0009]本技术涉及一种混合铆钉-电阻焊接技术。所述技术涉及将导电流体，例如导电墨液，施加于正被联接的工件中的至少一个，例如，施加在将要形成接缝的工件之间。机械导电连接器，例如U型铆钉，被嵌入到正被联接的工件中的第一个中，至少嵌入到所述连接器到达导电流体的距离。在一些实施例中，铆钉被调整大小和成形成，当被插入时延伸到正被联接的工件中的第二个。
[0010]然后，借助于铆钉，电流被施加于导电墨液，产生焦耳热以将工件焊接在一起。
[0011]本发明还包括下面的方案:
[0012]1.一种过程，用于使用混合机械连接器-电阻焊接来联接工件，其包括:
[0013]将导电流体引入到所述工件之间的界面；
[0014]将至少一个机械导电连接器插入到所述工件的至少一个中，以使所述连接器到达其中具有所述导电流体的所述界面；以及
[0015]将用于焊接的能量施加于所述至少一个机械导电连接器，以使所述能量通过所述连接器传送到所述导电流体，并且在所述界面处，热量在所述工件中产生，从而熔化所述工件并形成连接所述工件的焊接接缝。
[0016]2.如方案I所述的过程，其特征在于:
[0017]所述机械导电连接器是铆钉；以及
[0018]所述铆钉被成形为形成大致环形的顶部平面轮廓。
[0019]3.如方案I所述的过程，其特征在于:
[0020]所述机械导电连接器是铆钉；以及
[0021]所述铆钉包括分隔两个柱的绝缘间隔器，所述两个柱中的每一个都被插入以到达所述导电流体。
[0022]4.如方案I所述的过程，其特征在于，所述插入和所述施加使用组合的冲压-电极工具来执行。
[0023]5.如方案4所述的过程，其特征在于，所述工具包括围绕中央冲压子工具的电极子工具。
[0024]6.如方案5所述的过程，其特征在于，所述电极子工具包括至少一个绝缘体，所述绝缘体分隔所述电极子工具的第一电极和所述电极子工具的第二电极。
[0025]7.如方案I所述的过程，其特征在于:
[0026]将所述连接器插入到所述工件的至少一个中包括用所述连接器穿刺所述第一工件；以及
[0027]当焊接能量和力通过焊接工具被施加于所述连接器时，所述穿刺被执行，导致所述第一工件在与所述连接器的末端相邻处熔化，从而便利于所述穿刺。
[0028]8.如方案7所述的过程，其特征在于:
[0029]所述穿刺使用冲压装置执行；以及
[0030]所述冲压装置也用作焊接能量的施加器。
[0031]9.如方案I所述的过程，其特征在于:
[0032]将所述连接器定位于将要被联接的多个工件中的第一工件中包括:在用于所述第一工件的模制过程期间，将所述连接器部分地定位于所述第一工件内；以及
[0033]将所述连接器部分地定位于所述第一工件内包括:在压缩模制期间，将所述连接器植入或嵌入到所述第一工件中。
[0034]10.如方案I所述的过程，其特征在于，将所述导电机械连接器定位于将要被联接的多个工件的第一工件中包括:在用于所述第一工件的模制过程之前，将所述连接器部分地定位于所述第一工件内。
[0035]11.如方案I所述的过程，其特征在于，将所述导电机械连接器定位于将要被联接的多个工件的第一工件中包括:将所述连接器定位到所述第一工件中至少与所述第一工件和所述第二工件之间的界面相邻的深度。
[0036]12.如方案I所述的过程，其特征在于:
[0037]所述连接器的接触部分包括大致平的头部；以及
[0038]所述连接器相对于所述第一工件定位，以使所述头部不会到达或低于所述第一工件的应用表面。
[0039]13.如方案I所述的过程，其特征在于:
[0040]所述连接器的接触部分包括大致平的头部；以及
[0041]所述连接器与通过焊接形成的产品保持在一起，以至少执行焊后阻止剥离的功倉泛。
[0042]14.如方案I所述的过程，其特征在于，所述机械导电部件被配置和提供在所述第一工件中，以使在焊接之后，所述部件用作散热器，从形成的焊缝吸热，从而促进新形成的接缝的快速硬化。
[0043]15.如方案I所述的过程，其特征在于:
[0044]所述过程还包括在所述焊接之前使所述机械导电部件与焊接能量的施加器接触；以及
[0045]所述工件的材料在所述焊接期间未沉积在所述施加器上；以及
[0046]所述过程还包括:在焊接过后非常快地从所述机械导电部件撤走所述施加器，而没有工件的材料被粘附到所述施加器。
[0047]16.如方案I所述的过程，其特征在于，将用于焊接的能量施加于所述至少一个机械导电连接器包括:通过第一电极将电流施加至与所述第一工件的外表面相邻的所述连接器，以及将第二电极定位成和所述连接器接触，所述连接器与所述第二工件的外表面相邻，从而允许输入电流经由所述连接器和所述第二电极离开所述工件。
[0048]17.如方案I所述的过程，其特征在于，将用于焊接的能量施加于所述至少一个机械导电连接器包括:通过第一电极将电流施加至与所述第二工件的外表面相邻的所述连接器，以及将第二电极定位成和所述连接器接触，所述连接器与所述第一工件的外表面相邻，从而允许输入电流经由所述连接器和所述第二电极离开所述工件。
[0049]18.如方案I所述的过程，进一步包括:当焊接能量和力通过焊接工具被施加于所述连接器时，将所述连接器穿刺到所述第二工件中，导致所述第二工件在与所述连接器的末端相邻处熔化，从而便利于穿刺到所述第二工件中。
[0050]19.一种过程，用于使用混合机械连接器-电阻焊接来联接工件，其包括:
[0051]将至少一个机械导电连接器插入到所述工件的至少一个中，以使所述连接器到达所述工件之间的界面，在所述界面处具有导电流体；以及
[0052]将用于焊接的能量施加于所述至少一个机械导电连接器，以使所述能量通过所述连接器传送到所述导电流体，并且在所述界面处，热量在所述工件中产生，从而熔化所述工件并形成连接所述工件的焊接接缝；
[0053]其中，将所述连接器插入到所述工件的至少一个中包括用所述连接器来穿刺所述第一工件；以及
[0054]其中，当焊接能量和力通过焊接工具被施加于所述连接器时，执行所述穿刺，导致所述第一工件在与所述连接器的末端相邻处熔化，从而便利于所述穿刺。
[0055]20.一种过程，用于使用混合机械连接器-电阻焊接来联接工件，其包括:
[0056]将至少一个机械导电连接器插入到所述工件的至少一个中，以使所述连接器到达所述工件之间的界面，在所述界面处具有导电流体；以及
[0057]将用于焊