由熱塑性材料制成的、有待通過(guò)激光焊接而組裝的兩個(gè)配件的安排的制作方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明，由熱塑性材料制成的、有待通過(guò)一種激光透射焊接方法組裝的兩個(gè)配件（11，12）的安排（10），對(duì)于一個(gè)激光束（F）是透明的一個(gè)第一配件（11）被定位在吸收該激光束（F）的一個(gè)第二配件（12）上，其特征在于這兩個(gè)配件（11，12）包括一個(gè)具有預(yù)設(shè)寬度（L1）的焊接界面（13）以便能夠在不干擾激光束（F）通道的情況下使這兩個(gè)配件（11，12）夾緊成彼此抵靠，并且該焊接界面的截面（S）是根據(jù)這些有待組裝的配件（11，12）的材料的特性來(lái)預(yù)先確定的。這個(gè)焊接界面（13）的所述寬度（L1）基本上等于一個(gè)夾緊區(qū)域（15）的寬度（L2）與一個(gè)焊接區(qū)域（14）的寬度（L3）的總和。
【專利說(shuō)明】由熱塑性材料制成的、有待通過(guò)激光焊接而組裝的兩個(gè)配件的安排
發(fā)明【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種關(guān)于兩個(gè)熱塑性配件的安排，這些配件旨在使用一種激光透射焊接工藝來(lái)進(jìn)行聯(lián)接，對(duì)于一個(gè)激光束是透明的第一配件被定位在吸收該激光束的一個(gè)第二配件上。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]最近幾年已經(jīng)顯現(xiàn)出對(duì)于減小配件的重量和成本的許多需要，尤其是在用于汽車工業(yè)的部件或元件的領(lǐng)域中。更具體的說(shuō)，為生產(chǎn)機(jī)動(dòng)車輛，需要許多由板材制成的配件，所述由板材制成的配件具有相對(duì)復(fù)雜的形狀，為此必需提供復(fù)雜的組裝工藝。因此，已經(jīng)提出使用熱塑性配件來(lái)減小配件的重量及其成本。同時(shí)，已經(jīng)提出了對(duì)于現(xiàn)有組裝工藝的改進(jìn)，目的在于使它們適合熱塑性配件組裝的需要。
[0003]然而，通過(guò)此類新型組裝工藝，所遇到的一個(gè)問(wèn)題是由這些有待聯(lián)接的配件的性質(zhì)和形狀導(dǎo)致的，這些配件中的一個(gè)和/或另一個(gè)通常是一個(gè)顯露的配件，例如一個(gè)車門內(nèi)部裝飾件，該配件的外觀必須絕對(duì)不能降級(jí)，并且這些配件中的一個(gè)和/或另一個(gè)具有通常被證明是與此類組裝工藝不相容的一種形狀和尺寸。
發(fā)明主題
[0004]本發(fā)明的目的是要克服所有上述缺點(diǎn)并且其主題是關(guān)于在保持概念上簡(jiǎn)單且花費(fèi)不多的同時(shí)如何產(chǎn)生一種關(guān)于可與任何類型激光焊接工藝相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)熱塑性配件的安排。
[0005]本發(fā)明的主題是值得注意的，更具體地說(shuō)，在于這兩個(gè)配件包括一個(gè)具有預(yù)設(shè)寬度的焊接界面，從而允許這兩個(gè)配件被夾緊成彼此抵靠而不阻塞激光束的通道，該焊接界面具有根據(jù)這些有待聯(lián)接的配件的材料特性而預(yù)設(shè)的一個(gè)截面。
[0006]帶有這樣一個(gè)預(yù)設(shè)寬度和這樣一個(gè)預(yù)設(shè)截面的這樣一個(gè)焊接界面尤其允許獲得一種用于使這兩個(gè)彼此抵靠的配件完美配合的最佳夾緊安排，以便盡可能地幫助和優(yōu)化相關(guān)聯(lián)的激光焊接工藝。
[0007]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征可以單獨(dú)地或組合地應(yīng)用:
[0008]-該焊接界面的所述截面可以取決于在該上部配件的材料中的玻璃纖維填料的含量。
[0009]-該焊接界面的所述寬度可以是基本上等于旨在用于放置使這兩個(gè)配件夾緊成彼此抵靠的裝置的至少一個(gè)第一夾緊區(qū)域的寬度與旨在用于該激光束通道的一個(gè)第二焊接區(qū)域的寬度的總和。
[0010]-這兩個(gè)熱塑性配件中的一個(gè)可以包括與所述焊接界面在同一高度上的一個(gè)凸起。
[0011]-所述凸起可以形成在所述下部配件上并且可以具有取決于所述上部配件的材料特性的預(yù)設(shè)尺寸。
[0012]-所述凸起可以形成在所述上部配件上并且可以具有取決于所述上部配件的材料特性的預(yù)設(shè)尺寸。
[0013]-所述凸起可以具有基本上等于所述焊接界面的寬度的一個(gè)寬度。
[0014]-所述上部配件可以包括帶有多個(gè)修圓角的一個(gè)預(yù)設(shè)截面，該多個(gè)修圓角基本上限定該焊接界面的寬度。
[0015]-所述下部熱塑性配件可以是一個(gè)顯露的配件。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0016]其他優(yōu)點(diǎn)和特征在以下通過(guò)非限制性舉例的方式給出并且在這些附圖中展示的本發(fā)明的具體實(shí)施例的說(shuō)明中將被更清楚地顯現(xiàn)出，在附圖中:
[0017]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一種關(guān)于兩個(gè)熱塑性配件的安排的一個(gè)第一具體實(shí)施例的局部視圖，展示了兩個(gè)配件在該安排中的一個(gè)所謂的“半槽”區(qū)域的聯(lián)接。
[0018]圖2至圖4各自示意性地示出了圖1中的安排的一個(gè)變體實(shí)施例的局部視圖。
[0019]圖5示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一種關(guān)于兩個(gè)熱塑性配件的安排的另一個(gè)具體實(shí)施例的局部視圖，展示了兩個(gè)配件在該安排中的一個(gè)所謂的“中表皮”區(qū)域的聯(lián)接。
具體實(shí)施例說(shuō)明
[0020]參照?qǐng)D1至圖5，根據(jù)本發(fā)明的安排10是兩個(gè)疊置的熱塑性配件11、12的一個(gè)安排，即一個(gè)上部配件11放置在一個(gè)下部配件12上，每個(gè)配件具有一種預(yù)設(shè)尺寸和形狀。更具體地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的安排10是旨在通過(guò)一種激光透射焊接工藝來(lái)焊接兩個(gè)熱塑性配件11、12的一種安排，第一上部配件11是對(duì)于一個(gè)激光束F是透明的一個(gè)配件，而第二下部配件12是吸收該激光束F的一個(gè)配件。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，這兩個(gè)熱塑性配件11、12包括一個(gè)共同的旨在被焊接的焊接界面13，即上部配件11的下表面Ila的至少一部分與下部配件12的上表面12a的至少一部分產(chǎn)生接觸(圖1)。這個(gè)焊接界面13具有一個(gè)預(yù)設(shè)寬度LI，以便允許這兩個(gè)配件11、12夾緊成抵靠彼此而不阻塞激光束F的通道。此外，這個(gè)焊接界面13具有取決于有待聯(lián)接的配件
11、12的材料特性的一個(gè)預(yù)設(shè)截面S，尤其是取決于該上部配件的透明性(這種透明性例如取決于材料中玻璃纖維填料的數(shù)量)、取決于這兩個(gè)配件11、12的性能變化和可焊接性、并且取決于下部配件12是否是一個(gè)顯露的配件等。
[0022]表述“焊接界面” 13或“焊接路徑”在此應(yīng)該理解為是在這兩個(gè)配件11、12之間的接觸界面，即與旨在被焊接的這兩個(gè)配件11、12的這些配合的部分相對(duì)應(yīng)的所有區(qū)域。確切地說(shuō)，在用于機(jī)動(dòng)車輛的一個(gè)元件(例如一個(gè)側(cè)門或行李箱蓋)的情況下，該焊接界面基本上與這些部件11、12的邊緣或外形線相對(duì)應(yīng)或者與所謂的“半槽”區(qū)域(如在圖1至圖4中所示出的)，并且還與這兩個(gè)配件11、12中進(jìn)一步朝著這些配件11、12的內(nèi)部或中心產(chǎn)生接觸的部分相對(duì)應(yīng)或者與所謂的“中表皮”區(qū)域相對(duì)應(yīng)(如在圖5中所示出的)。這些“半槽”區(qū)域總體上是相當(dāng)小的并且因此是相對(duì)受到限制的，而“中表皮”區(qū)域總體上比它還要小。
[0023]此外，這個(gè)焊接界面13優(yōu)選是不包含如記號(hào)一樣的缺陷或表面缺陷并且不包含如由模具頂出器系統(tǒng)造成的刻痕。總體上，配件11、12之間的焊接界面13，即有待焊接的對(duì)應(yīng)于激光束F通道的所有這些(“半槽”和/或“中表皮”)區(qū)域，必須是盡可能光滑的并且不具有隆起的和凹陷的表面缺陷。
[0024]在圖1中所示出的第一具體實(shí)施例中，展示了有待聯(lián)接的兩個(gè)配件11、12的所謂的“半槽”區(qū)域，上部配件11不是一個(gè)顯露的配件而下部配件12是一個(gè)顯露的配件。這個(gè)焊接界面13具有一個(gè)預(yù)設(shè)寬度LI從而這樣一種安排10可在相關(guān)聯(lián)的激光焊接加工過(guò)程中與這兩個(gè)彼此抵靠的配件11、12維持一種良好的配合所要求的任何類型的夾緊裝置相互作用，而不會(huì)阻塞用于激光束F的通道所要求的空間。
[0025]在圖1中，激光束F的通道所要求的所述空間還被稱作焊接區(qū)域14，并且所述夾緊裝置示意性地由一個(gè)灰色區(qū)域或夾緊區(qū)域15示出，該夾緊區(qū)域基本上對(duì)應(yīng)于任何類型的夾緊裝置所要求的空間，例如像，螺釘、板、墊、夾子、等。
[0026]總體上，這個(gè)焊接區(qū)域14的寬度、或焊接路徑被計(jì)算成是用于使保證這兩個(gè)彼此抵靠的配件11、12在夾緊區(qū)域15中進(jìn)行配合所必需的且足夠的寬度以及保證激光束F的通道即沿著用于聯(lián)接這兩個(gè)配件11、12所需要的焊道的寬度。總體上，焊接界面13的寬度LI基本上等于這個(gè)夾緊區(qū)域15的寬度L2與這個(gè)焊接區(qū)域14的寬度L3的總和。
[0027]作為舉例，在圖1中，這個(gè)焊接界面13的寬度LI大約是18mm，這個(gè)夾緊區(qū)域15具有約6mm的寬度L2，并且這個(gè)焊接區(qū)域14的寬度L3大約是12 mm。
[0028]在圖2中示出的變體實(shí)施例中，上部配件11和下部配件12都不是顯露的配件。在此情況下，根據(jù)本發(fā)明的安排10的預(yù)設(shè)截面S與前一安排(圖1)的區(qū)別在于下部配件12包括一個(gè)凸起16，該凸起具有尤其是取決于上部配件11的和下部配件12的材料的性質(zhì)和特性的預(yù)設(shè)尺寸。凸起16尤其是旨在允許去除游隙，并且獲得這些配件11和12的良好的幾何學(xué)對(duì)齊以及這些彼此抵靠的配件11和12的良好配合。因而，這樣一個(gè)凸起16允許保證這兩個(gè)彼此抵靠的配件11、12在焊接界面13處的配合并且允許防止在有待焊接的這些區(qū)域周邊處的任何障礙，同時(shí)保證最優(yōu)的焊接質(zhì)量。
[0029]作為舉例，在圖2中，凸起16具有例如基本上等于這個(gè)焊接界面13的寬度的一個(gè)寬度L4。這樣一個(gè)凸起16具有例如最起碼大約I _的厚度el。
[0030]總體上，如果下部配件12不是一個(gè)顯露的配件的話，凸起16的厚度el的值不受限制，而如果下部配件12是一個(gè)顯露的配件的話，凸起16的厚度el則由在模制該配件方面的約束來(lái)限制，尤其是材料的基礎(chǔ)厚度等。
[0031]在圖3中示出的變體實(shí)施例中，上部配件11不是一個(gè)顯露的配件，而下部配件12是一個(gè)顯露的配件。在此情況下，根據(jù)本發(fā)明的安排10的預(yù)設(shè)截面S與以上安排(圖1和圖2)的區(qū)別在于上部配件11包括一個(gè)凸起17，該凸起具有尤其是取決于上部配件11的和下部配件12的材料的性質(zhì)和特性的預(yù)設(shè)尺寸。同上，凸起17尤其是旨在允許去除游隙，并且獲得這兩個(gè)配件11和12的良好的幾何學(xué)對(duì)齊以及這些彼此抵靠的配件11和12的良好配合。這樣一個(gè)凸起17因此允許保證這兩個(gè)彼此抵靠的配件11、12在焊接界面13處的配合并且允許防止在有待焊接的這些區(qū)域周邊的任何障礙，同時(shí)保證最優(yōu)的焊接質(zhì)量。
[0032]在圖3中的變體中，上部配件11的材料是高度透明的，例如其具有低含量的玻璃纖維填料。凸起17可以因此具有在遵守激光束F可接受的極限透明性值情況下的一個(gè)預(yù)設(shè)厚度，以便保證使用相關(guān)聯(lián)的激光焊接工藝來(lái)進(jìn)行焊接。
[0033]作為舉例，在圖3中，凸起17具有優(yōu)選是基本上等于焊接界面13的寬度的一個(gè)寬度L5。此外，凸起17具有例如最起碼大約I mm的厚度e2?？傮w上，上部配件11的材料的透明性越高，凸起17的厚度e2在始終遵守激光束F可接受的極限透明性值情況下就可以更大，以便保證使用相關(guān)聯(lián)的激光焊接工藝來(lái)進(jìn)行焊接。
[0034]總體上，在圖2和圖3的不同實(shí)施例中，在這些配件11、12中的一個(gè)上提供的凸起16,17的厚度e因此是通過(guò)對(duì)上部配件11的材料的極限透明性值、通過(guò)下部部分12的吸收性、通過(guò)這兩個(gè)配件11、12的可焊接性并且通過(guò)尤其是在產(chǎn)品所需質(zhì)量上的規(guī)范來(lái)設(shè)定的。
[0035]在圖4中示出的變體實(shí)施例中，上部配件11不是一個(gè)顯露的配件，而下部配件12是一個(gè)顯露的配件。更具體地說(shuō)，上部配件11是由一種稍微透明的材料制成，例如一種具有高含量的玻璃纖維填料材料，并且該上部配件因此不能給出如在圖2和圖3中給出的一個(gè)凸起。在此情況下，根據(jù)本發(fā)明的安排10的上部配件11的預(yù)設(shè)截面S再次與上述安排(圖1至圖3)相異。為去除游隙并且保證這兩個(gè)彼此抵靠的配件11和12的良好配合，如以上關(guān)于圖2和圖3所指示的，在此有必要修改上部配件11的注塑模具，從而該上部配件11具有例如兩個(gè)修圓角18，這兩個(gè)修圓角基本上使該焊接界面13限定在寬度LI。上部配件11的形狀被確定成使得允許使去除這兩個(gè)配件11、12之間的游隙優(yōu)化并且保證這兩個(gè)彼此抵靠的配件11和12的良好配合，以便使通過(guò)使用相關(guān)聯(lián)的激光焊接工藝獲得的焊接質(zhì)量得到優(yōu)化。
[0036]在圖5中示出的第二具體實(shí)施例中，展示了這兩個(gè)配件11、12在一個(gè)所謂的“中表皮”區(qū)域中進(jìn)行聯(lián)接，根據(jù)本發(fā)明的安排10與在圖1至圖4中所示出的不同實(shí)施例的區(qū)別尤其在于該焊接界面13的預(yù)設(shè)寬度LI是不同的。在圖5中，這樣一個(gè)寬度LI尤其被選擇成使得這樣一種安排10可與在相關(guān)聯(lián)的激光焊接加工過(guò)程中用來(lái)使這兩個(gè)彼此抵靠的配件11、12維持一種良好配合所要求的任何類型的夾緊裝置相互作用，而不阻礙激光束F的通道所需要的空間。
[0037]更具體的說(shuō)，該焊接界面13的寬度LI基本上對(duì)應(yīng)于為獲得一種良好的可焊接性該激光束通道所需要的焊接區(qū)域14的寬度L3與兩個(gè)夾緊區(qū)域15的寬度L2的總和，這兩個(gè)夾緊區(qū)域位于該焊接區(qū)域14的任一側(cè)、與為所需要的夾緊裝置保留的多個(gè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的、并且能夠被定位在該焊接區(qū)域的任一側(cè)?？傮w上，該焊接界面13的寬度LI基本上等于所有夾緊區(qū)域15的寬度L2與焊接區(qū)域14的寬度L3的總和。
[0038]作為舉例，在圖5中，這個(gè)焊接界面13的寬度LI大約是24_，其中每個(gè)夾緊區(qū)域15具有大約6mm的寬度L2，并且該焊接區(qū)域14具有大約12mm的寬度L3。
[0039]在圖5中示出的具體實(shí)施例中，上部配件11和下部配件12都不是顯露的配件。下部配件12包括能夠起到用來(lái)去除游隙作用的一個(gè)凸起16，同上(圖2)，以便保證這兩個(gè)彼此抵靠的配件11和12的一種良好配合并且使利用相關(guān)聯(lián)的激光焊接工藝獲得的焊接最優(yōu)。
[0040]在其他不同的實(shí)施例(未示出)的所謂的“中表皮”區(qū)域中，如在圖5中所展示的，根據(jù)本發(fā)明的安排10可以包括，在上部配件11上的一個(gè)凸起17或者在上部配件11上的多個(gè)修圓角18或者可以不包括一個(gè)凸起，在如圖1至圖4所示出的不同變體中所謂的多個(gè)“半槽”區(qū)域。
[0041]無(wú)論安排10的實(shí)施例是怎樣的，如以上在圖1至圖5中示出的，旨在被焊接的這兩個(gè)配件11、12都是由熱塑性材料制成的，例如聚丙烯?？傮w上，有待聯(lián)接的配件11、12可以是由任何熱塑性材料制成，例如聚酰胺，只要所選的材料就硬度、成本以及再循環(huán)能力而言具有最佳特性并且非常適合于激光焊接，例如是透明的等。更具體的說(shuō)，這個(gè)透明的上部配件11可以是由包含或高含量的或低含量的玻璃纖維填料的聚合體制成的一個(gè)配件，并且這個(gè)下部熱塑性配件12可以是一個(gè)顯露的配件，取決于根據(jù)本發(fā)明的安排10所要求的構(gòu)形。
[0042]無(wú)論根據(jù)本發(fā)明的安排10的實(shí)施例是怎樣的，本發(fā)明因此具有的主要優(yōu)點(diǎn)是使得能夠在不阻塞激光束F的通道情況下在上部配件11的上表面上的夾緊優(yōu)化，以便使一種最佳的激光焊接組裝工藝成為可能。
[0043]本發(fā)明不限于以上描述的不同實(shí)施例。這種安排10的焊接界面13的形狀和尺寸是非限制性的并且尤其是取決于這兩個(gè)旨在焊接的熱塑性配件11、12的尺寸。更具體地說(shuō)，該焊接界面13的寬度LI可以是不同的，只要該焊接界面13的寬度LI基本上等于每個(gè)夾緊區(qū)域15的寬度L2與焊接區(qū)域14的寬度L3的總和即可。
[0044]此外，這些凸起16、17的厚度el、e2可以是不同的，只要它們考慮到由這些上部配件11和下部配件12的材料強(qiáng)加的在可焊接性上的約束(透明度，等)，并且只要它們?cè)试S這些彼此抵靠的配件11、12的一種良好配合，以便確保在這個(gè)焊接界面13處的零游隙，以便確保一種最佳的激光焊接組裝工藝。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的這樣一種安排10更具體地應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車輛的一種構(gòu)成元件的生產(chǎn)，例如該車輛的一種車門(側(cè)門或行李箱蓋)。總體上，這樣一種安排10可以應(yīng)用于該機(jī)動(dòng)車輛的旨在由熱塑性材料制成的任何元件。
【權(quán)利要求】
1.一種關(guān)于兩個(gè)熱塑性配件(11，12)的安排(10)，這些配件旨在使用一種激光透射焊接工藝進(jìn)行聯(lián)接，對(duì)于一個(gè)激光束(F)是透明的一個(gè)第一配件(11)被定位在吸收該激光束(F)的一個(gè)第二配件(12)上，這種安排的特征在于這兩個(gè)配件(11，12)包括一個(gè)具有預(yù)設(shè)寬度(LI)的焊接界面(13)以便允許在不阻塞該激光束(F)的通道的情況下使這兩個(gè)配件(11，12)夾緊成彼此抵靠，該焊接界面具有的一個(gè)截面(S)是根據(jù)這些有待聯(lián)接的配件(11，12)的材料的特性進(jìn)行預(yù)設(shè)的。
2.如前一權(quán)利要求所述的安排(10)，其特征在于，該焊接界面(13)的所述截面(S)取決于在該上部配件(11)的材料中的玻璃纖維填料的含量。
3.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的安排(10)，其特征在于，該焊接界面(13)的所述寬度(LI)基本上等于旨在用于放置使這兩個(gè)配件(11，12)夾緊成彼此抵靠的裝置的至少一個(gè)第一夾緊區(qū)域(15)的寬度(L2)與旨在用于該激光束(F)通道的一個(gè)第二焊接區(qū)域(14)的寬度(L3)的總和。
4.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的安排(10)，其特征在于，這兩個(gè)熱塑性配件(11，12)中的一個(gè)包括與所述焊接界面(13)在相同高度上的一個(gè)凸起(16，17)。
5.如前一權(quán)利要求所述的安排(10)，其特征在于，所述凸起(16)形成在所述下部配件(12)上并且具有取決于所述上部配件(11)的材料的特性的預(yù)設(shè)尺寸。
6.如權(quán)利要求4所述的安排(10)，其特征在于，所述凸起(17)形成在所述上部配件(11)上并且具有取決于所述上部配件(11)的材料的特性的預(yù)設(shè)尺寸。
7.如權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的安排，其特征在于，所述凸起(16，17)具有基本上等于所述焊接界面(13)的寬度(LI)的一個(gè)寬度(L4，L5)。
8.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的安排(10)，其特征在于，所述上部配件(11)包括帶有多個(gè)修圓角(18)的一個(gè)預(yù)設(shè)截面(S)，該多個(gè)修圓角基本上限定該焊接界面(13)的寬度(LI)。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的安排(10)，其特征在于，所述下部熱塑性配件(12)是一個(gè)顯露的配件。
【文檔編號(hào)】B29C65/78GK103582554SQ201180065016
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月16日
【發(fā)明者】J-G·凱爾比蓋, H·蓋爾默, L·蒂拉多 申請(qǐng)人:雷諾股份公司