[发明专利]在用于电磁焊接模制部件的方法中使用的工具和用于制造该工具的方法

说明书

描述了在用于电磁焊接模制部件的两个接触表面的方法中使用的工具。该工具包括橡胶主体和加压装置，该加压装置用于对橡胶主体加压并且向接触表面施加压力。橡胶主体包括嵌入式硬质主体，该嵌入式硬质主体成形为在不同方向上限定不同的橡胶主体厚度，以在不同方向上引起不同的压力积聚。还描述了一种用于制造该工具的方法。该工具可以通过以下方式而用于电磁焊接模制部件的两个接触表面：使接合电感器沿着接触表面移动，在模制部件的感应敏感部分中产生电磁场，以将模制部件的热活化联接部分加热至该联接部分的熔融温度以上。

技术领域

本发明涉及用于通过电磁焊接来接合模制部件的方法。本发明具体涉及在这种用于电磁焊接模制部件的两个接触表面的方法中使用的工具。本发明还涉及使用该工具的电磁焊接方法和用于制造该工具的方法。

背景技术

存在有许多用于接合模制部件(例如接合纤维增强热塑性或热固性复合部件)的技术。传统上，使用机械紧固和胶接来接合模制部件的两个接触表面。然而，机械紧固和胶接都显得昂贵且耗时。例如，机械紧固需要昂贵的孔定位、钻孔、填隙以及紧固件安装，而胶接需要可能涉及化学物质的复杂表面预处理。

电磁焊接可以排除使用单独的紧固件，并且潜在地提供以相对高的速度和很少的预处理(如果有的话)来将模制复合部件的接触表面接合的能力。电磁焊接在一个或多个模制部件的感应敏感部分中产生电磁场，以将该模制部件的热活化的联接装置加热至该联接装置的熔融温度以上。该模制部件的接触表面通过熔融的联接装置彼此接合。联接装置例如可以是待接合的一个或多个部件中的热塑性树脂，或者可以是单独施加的热塑性树脂。为了将热塑性和热固性模制部件焊接在一起，感应敏感部分熔融的热塑性树脂可以起到例如热熔粘合剂的作用。

许多焊接方法可用于在模制部件(例如纤维增强复合模制部件)之间形成焊接连接。例如，在振动焊接中，增强纤维可能由于运动而受损，并且超声波焊接不太适合于连续焊接。已知的电磁焊接方法可能产生质量较差的接合产品，特别是在需要相对较高机械强度和承载能力的焊接连接的高级应用中，例如在航空业中。

为了能够利用电磁焊接实现满足质量的焊缝，通常需要在需要通过焊接连接的模制部件的接触表面上施加足够的压力。向接触表面施加压力的现有技术方法通常基于使用将压力传递到部分上的可充气元件。然而，可充气元件提供各向同性的全面压力。因此，可充气元件必须封闭在模腔中，该模腔只能在必须施加压力的一侧上敞开。这使得必须应用坚固、刚性且牢固的模具，然而，由于空间的限制，这种情况并不总是可行的。这例如适用于例如控制表面、襟翼和其它类似产品的产品。对于感应焊接，使用牢固的金属模具不是优选的，因为金属模具在感应场中容易升温。

现有技术中的典型可充气主体包括当充气时径向膨胀的硅树脂软管。在平坦的层压材料上施加均匀的压力是不可能的，因为在软管的中间比在其边缘将积聚更多的压力。此外，在较窄产品的情况下，可能没有足够的空间来设置小半径截面的软管并积聚足够的压力。而且，现有技术方法中的全面压力积聚还可能在工具中提供很大的力，使得所述工具在侧向上被推开。

发明内容

本发明的目的是提供改进的工具，该工具在用于通过电磁焊接来接合模制部件的方法中使用，特别地，本发明提供至少部分地克服了现有技术中的上述问题的工具。

为此，本发明提供了在用于通过电磁焊接来接合模制部件的方法中使用的工具。一种在用于电磁焊接模制部件的两个接触表面的方法中使用的工具，包括橡胶主体和加压装置，该加压装置用于通过对橡胶主体加压而向接触表面施加压力，其中，橡胶主体包括嵌入式硬质主体，该嵌入式硬质主体成形为在不同方向上限定不同的橡胶主体厚度，以在所述不同方向上引起不同的压力积聚。这允许以这样的方式调整硬质主体的形状，即橡胶主体的一些部分向待焊接的接触表面施加相当大的压力，而橡胶主体的不应施加相当大的压力的其它部分(例如覆盖模具表面的那些部分)仅向该表面施加适度的压力，或者基本上根本不施加压力。换言之，本发明的工具允许在使用它的环境的不同部分上施加不同的压力，而仅由一个源加压。