[发明专利]超声波焊接和具有压头的焊头

权利要求书

1.一种接合方法，所述方法包括：

提供第一工件；

在所述第一工件附近布置第二工件；

提供焊头，所述焊头包括：

柄部；

具有端面的尖端，所述尖端布置在所述柄部的端部处，并构造成接触所述第一工件并将能量传递到所述第一工件；

布置在所述端面上的多个滚花，每个滚花具有远端；以及

从所述端面延伸到所述滚花的所述远端之外的弯曲的压头，所述压头能用于在所述第一工件的每个焊接位置处形成凹陷部分以确定每个焊接位置处的硬度参数；

将所述压头压入所述第一工件的表面中以确定在焊接位置处的所述第一工件的硬度参数；

基于所述确定的硬度参数选择焊接计划，以识别所选的焊接计划；以及

使用所选的焊接计划通过利用所述焊头将所述第一工件和所述第二工件焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一工件和所述第二工件各自由聚合物复合材料形成。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述聚合物复合材料包括热塑性聚合物基体和布置在所述热塑性聚合物基体内的多根增强短切纤维。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述聚合物复合材料为碳增强尼龙，所述碳增强尼龙具有布置在尼龙内的多根短切碳纤维，所述多根短切碳纤维的平均纤维长度不大于50毫米，并且平均直径不大于一微米。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述焊接包括将所述第一工件和所述第二工件超声波焊接在一起。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，确定硬度参数包括：以预定的力将所述压头压入所述第一工件的表面中；以及在将所述压头压入所述第一工件的所述表面中之后确定所述压头的位移深度。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述焊接包括通过包括所述焊头和配合砧座的工具套件来应用所选的焊接计划。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所选的焊接计划包括预定的焊头幅度。

9.根据权利要求8所述的方法，所选的焊接计划进一步包括以下至少一项：预定总焊接时间，初始的焊头触发力，所述焊头到所述第一工件中的总位移距离，通过所述焊头施加到所述第一工件的总能量，将所述焊头移入所述第一工件的速度，由所述焊头施加到所述第一工件的最大力的量以及在将所述焊头移入所述第一工件之前从所述焊头初次施加能量后所述第一工件的熔化材料的量。

10.根据权利要求2所述的方法，其中，确定硬度参数包括：以预定的力和预定的幅度将所述压头压入所述第一工件的表面中；以及在以所述预定的力和所述预定的幅度将所述压头压入所述表面时确定通过所述压头施加的动力。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述焊头为包括焊头和配合砧座的工具套件的焊头，并且所述焊接包括通过所述工具套件应用所选的焊接计划。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述焊头的所述端面限定了曲率半径。

13.根据权利要求1所述的方法，所述焊接位置为第一焊接位置，所述确定的硬度参数为第一确定的硬度参数，并且所选的焊接计划为第一所选的焊接计划，所述方法进一步包括：识别在多个附加焊接位置处的所述第一工件的多个附加确定的硬度参数；基于所述多个附加确定的硬度参数为所述多个附加焊接位置中的每个附加焊接位置选择焊接计划以识别多个附加所选的焊接计划，每个附加所选的焊接计划与所述多个附加焊接位置中的附加焊接位置相关；并使用所述多个附加所选的焊接计划在每个所述附加焊接位置将所述第一工件和所述第二工件焊接在一起。