[发明专利]用于包括热塑性材料的物品的摩擦焊接接头

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年5月23日提交的美国临时专利申请第61/488,920号的优先权以及所有权益。

技术领域

本发明总体而言涉及一种物品。更特别地，本发明涉及用于物品的摩擦焊接接头，其包括热塑性材料。

背景技术

用于将物品的第一和第二主体部分联接在一起的摩擦焊接接头的使用在现有技术中为已知的。典型的摩擦焊接接头包括从第一主体部分延伸的第一焊道部（bead）和从第二主体部分延伸的第二焊道部。典型的摩擦焊接接头的第一和第二焊道部中的每一个都具有接触表面。将第一和第二焊道部的接触表面放置为互相接触并且将力应用至第一主体部分以在第一和第二焊道部的接触表面处产生摩擦。第一和第二焊道部由热塑性材料构成并且所述摩擦引起热塑性材料的温度升高。由于热塑性材料的温度升高，第一和第二焊道部互相嵌套。随后，将所述力从第一主体部分撤去，用于容许热塑性材料冷却，这使第一和第二焊道部熔合在一起。

然而，当应用力时，少量的热塑性材料作为焊瘤（flash）从第一和第二焊道部脱落。作为清洁接触表面的可能妨碍第一和第二焊道部的熔合的沉积物以及灰尘的方法，少量的焊瘤可为有益的。然而，大量的焊瘤会导致浪费并且因此增加制造成本。另外地，大量的焊瘤还可能干扰摩擦焊接接头由此降低摩擦焊接接头的强度。另外地，所产生的焊瘤在物品的预定使用寿命期间可能会变松散而导致摩擦焊接接头以及有可能地其它构件的故障。例如，在进气歧管的情况下，焊瘤可能变松散并且可能与空气燃料混合物混合并最终进入发动机系统，这是不符合要求的。此外地，焊瘤的产生表明在第一和第二焊道部的嵌套期间发生热损失，这可能潜在地对第一和第二焊道部所要实现的预期的总穿刺具有负面影响，因此作为良好的制造实践应当被最小化。因此，仍然需要提供改进的摩擦焊接接头。

发明内容

一种摩擦焊接接头将物品的第一主体部分和第二主体部分联接在一起，所述物品包括热塑性材料。所述第一主体部分具有第一接合表面且第二主体部分具有第二接合表面，所述第二接合表面与所述第一接合表面平行。摩擦焊接接头包括第一焊道部，所述第一焊道部联接至第一主体部分并从第一接合表面沿中心线轴向地延伸。摩擦焊接接头还包括第二焊道部，所述第二焊道部联接至第二主体部分并从第二接合表面沿中心线轴向地延伸。将力应用至物品的第一或第二主体部分以在第一和第二焊道部之间产生摩擦。所述摩擦使第一和第二焊道部塑性地移动。撤去所述力，以将第一和第二焊道部熔合在一起，从而将所述物品的第一主体部分和第二主体部分联接在一起。

第二焊道部具有内柱（stem）和外柱，所述外柱与所述内柱相间隔，在其间限定一空腔，用于容纳由第一和第二焊道部的熔合而引起的一定量的焊瘤。将第一和第二焊道部放置为互相接触，其中第二焊道部的中心线偏离第一焊道部的中心线。使中心线偏离减小了由于作用于第一和第二主体部分上的应力而作用于摩擦焊接接头上的应力。通过传递至摩擦焊接接头的应力的减小增加摩擦焊接接头的强度。因此，与现有技术的焊接接头相比，所述物品可以经受更大的压力，而不会使摩擦焊接接头出现故障。

附图说明

本发明的其它优点将被容易地理解，因为当结合附图考虑时，通过参考以下具体说明本发明将被更好地理解，其中：

图1为用于作为内燃机的进气歧管使用的物品的立体图；

图2为所述物品的沿图1的线2-2所取得的剖视图；

图3为图2的一部分的剖视图，其中示出摩擦焊接接头；

图4为图2的一部分的剖视图，其中示出第二焊道部穿入第一焊道部情况下的摩擦焊接接头；

图5为作为具有接头的试验物品的所述物品的立体图；

图6为图5的所述试验物品的剖视图，其中所述接头显示为摩擦焊接接头；以及

图7为图5的所述试验物品的剖视图，其中所述接头显示为替代的接头设计。

具体实施方式

参考附图，其中在这些视图中相同的数字表示相对应的部件，物品总体显示为10。如图1和2中所示，将物品10形成为用于内燃机的进气歧管。然而，应当理解的是，可将物品10形成为除进气歧管之外的物件，例如汽车的前灯和后尾灯灯罩、油箱、或者其中使用振动焊接工艺将两个构件接合在一起的任何应用，并且仍然落入本发明的范围内。