專利名稱：通過機(jī)械粘結(jié)聯(lián)接構(gòu)件的方法和聯(lián)接構(gòu)件的機(jī)械粘結(jié)接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在不使用嵌件并且在不改變將被聯(lián)接的構(gòu)件的機(jī)械性能的情況下通過機(jī)械粘結(jié)來聯(lián)接構(gòu)件的方法。本發(fā)明還涉及一種用于聯(lián)接由該方法形成的構(gòu)件的機(jī)械粘結(jié)接頭，該接頭被應(yīng)用在構(gòu)件的表面上而不破壞或者改變這些構(gòu)件的機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)特性。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已知聯(lián)接或者結(jié)合兩個構(gòu)件或部件的不同的形式，即:化學(xué)結(jié)合、靜電、相互擴(kuò)散、機(jī)械粘結(jié)、拼貼、各種裝箱、利用固定元件等。然而，其中很多的形式要求在構(gòu)件的結(jié)構(gòu)或者表面中的專門的加工、孔或者修改，并且對于某些情形，特別地在聯(lián)接由當(dāng)經(jīng)歷熔合、加熱或者對于某些化學(xué)產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)時其機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著的改變的復(fù)合材料或熱塑性材料制成的部件時，該干擾不是可能的或者理想的。在這個意義上，所發(fā)現(xiàn)的一種方案包括在將被結(jié)合的部件之間定位嵌件從而該嵌件將該部件錨固。以相同的方式，存在如下情況，其中由于將被結(jié)合的部件的構(gòu)造材料、要求完整表面的接頭的精度或者其它設(shè)計(jì)需求，放置這些嵌件不是可能的或者理想的。作為一個實(shí)例，我們可以引用文獻(xiàn)US2009/0190997，文獻(xiàn)US2009/0190997描述了一種用于通過在復(fù)合材料層壓件之間插入的增強(qiáng)件將金屬部件結(jié)合到由復(fù)合材料制成的部件的接頭。在該接頭中，金屬部件在具有根據(jù)部件將經(jīng)受的結(jié)構(gòu)力而改變的尺寸的接合區(qū)域中被結(jié)合到復(fù)合部件。多個連接凸起被設(shè)置成從金屬部件向復(fù)合部件內(nèi)部凸出，這些連接凸起由與金屬部件相同的金屬材料或者另一種不同的金屬制成，但是總是金屬材料。連接凸起的分布沿著接合區(qū)域不是均勻的，最大集中處于其中在復(fù)合材料層壓件之間的張力較高的部分中，通?？拷雍蠀^(qū)域的端部。相應(yīng)地，為了將由復(fù)合材料制成的部件聯(lián)接到金屬部件，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的該文獻(xiàn)教導(dǎo)了插入金屬凸起，該金屬凸起緊固在金屬部件上并且被插入復(fù)合部件中從而錨固或者聯(lián)接這兩個部件，其中該結(jié)合部將經(jīng)受最大張力的區(qū)域特別地帶有更大數(shù)目的金屬凸起。因此，有必要研究在聯(lián)接這些部件之前這些部件將經(jīng)受的張力和力。關(guān)于在存在金屬部件或構(gòu)件的情況下聯(lián)接由復(fù)合物制成的兩個或更多個部件，本文獻(xiàn)沒有給出任何教導(dǎo)。另外地，有必要使得金屬凸起形成在金屬部件上從而發(fā)生錨固，即，金屬凸起用作用于聯(lián)接部件的金屬嵌件。文獻(xiàn)US2010/0068464描述了一種用于制備將被結(jié)合到另一復(fù)合材料或熱塑性材料構(gòu)件的金屬構(gòu)件的方法，該方法包括形成凸起或?qū)⑼蛊鸩迦霕?gòu)件的結(jié)合區(qū)域中使得這些凸起被插入將被結(jié)合的另一構(gòu)件的材料中。該方法能夠應(yīng)用于聯(lián)接航空器的構(gòu)件。更加具體地，該文獻(xiàn)描述了在金屬嵌件上形成的結(jié)合區(qū)域上設(shè)置凸起。該嵌件被插入將被結(jié)合的部件中并且該嵌件的凸起穿過將被接合的第二部件。在另一實(shí)施例中，使用激光燒結(jié)實(shí)現(xiàn)凸起網(wǎng)，激光燒結(jié)以形成一行接一行的凸起的希望的矩陣形式熔化構(gòu)件的表面的金屬粉末基層。這些凸起還能夠使用激光燒結(jié)方法一個接一個地實(shí)現(xiàn)，并且進(jìn)而能夠通過在金屬板的兩側(cè)上的激光燒結(jié)實(shí)現(xiàn)，該金屬板將用作兩個構(gòu)件的希望的結(jié)合嵌件。除了要求大量時間來形成凸起，使用激光燒結(jié)顯著地增加了結(jié)合部件或者構(gòu)件的該方法的成本。文獻(xiàn)W02004/028731涉及一種用于改變工件的結(jié)構(gòu)的方法。在此情形中，由鋼制成的工件接收電子束從而表面材料熔化并且再次硬化，從而在工件的表面上形成小的凸起。這些凸起的尺寸依賴于入射到工件和這些凸起的相同區(qū)域中的光束的量，正是由由鋼制成的部件的表面的材料制成的這些凸起用作錨固或結(jié)合元件，該錨固或結(jié)合元件被插入將被結(jié)合到該工件的復(fù)合材料的層中。雖然形成了能夠?qū)⒂射撝瞥傻牟考踩亟Y(jié)合到由復(fù)合材料制成的另一部件的凸起，但是改變工件即由鋼制成的部件的表面并非總是可能的和理想的，因?yàn)樗臋C(jī)械性能也被改變。相應(yīng)地，在現(xiàn)有技術(shù)中已知的技術(shù)和過程大多地在將被結(jié)合的部件中使用金屬嵌件，由于在使用期間的熱膨脹/收縮差異和氧化，這要求加以小心，因此被限制為使用帶有電相似性的部件。還有一項(xiàng)技術(shù)被稱作“共結(jié)合”，其中通常由復(fù)合物制成的部件被設(shè)置在也由復(fù)合物制成的另一部件上并且經(jīng)歷固化過程。通過固化，一個部件的樹脂結(jié)合到另一部件，由此化學(xué)結(jié)合發(fā)生。然而，控制該化學(xué)粘附是相當(dāng)復(fù)雜的。經(jīng)常地需要在部件之一的表面上添加輕質(zhì)的特殊材料(例如帶有環(huán)氧樹脂的聚酯)層以使其稍微地起皺(輕度地紋理化)并且由此通過該紋理化改進(jìn)部件的錨固性。在此情形中，還可能有必要通過插入鉚釘來補(bǔ)充該結(jié)合以保證緊固。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于在不使用嵌件并且在不改變將被聯(lián)接的構(gòu)件的機(jī)械性能的情況下通過機(jī)械粘結(jié)來聯(lián)接構(gòu)件的方法。本發(fā)明另外的目的在于提供一種用于聯(lián)接構(gòu)件的機(jī)械粘結(jié)接頭，這個接頭被應(yīng)用在構(gòu)件的表面上而不破壞或者改變這些構(gòu)件的機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)特性。本發(fā)明的目的在于一種用于通過機(jī)械粘結(jié)來聯(lián)接構(gòu)件的方法，該方法包括以下階段:a)在第一構(gòu)件的表面上固化樹脂層壓件，在樹脂層壓件上壓印紋理部分；b)在紋理部分上定位粘結(jié)材料層壓件；c)在粘結(jié)材料層壓件上定位第二構(gòu)件；和d)固化粘結(jié)材料層壓件并且在紋理部分上滲透粘結(jié)材料層壓件。本發(fā)明的另一目的是一種用于聯(lián)接構(gòu)件的機(jī)械粘結(jié)接頭，該機(jī)械粘結(jié)接頭包括由紋理部分形成的錨固件，該紋理部分被設(shè)置在第一構(gòu)件上并且被在第二構(gòu)件中包含的粘結(jié)材料層壓件滲透，紋理部分包括鎖定輪廓。


現(xiàn)在將基于在圖中表示的一個實(shí)施實(shí)例更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。附圖示出:圖1A至圖1F示意用于通過機(jī)械粘結(jié)來聯(lián)接構(gòu)件的方法的階段，該方法是本發(fā)明的目的；圖2A至圖2C示意用于聯(lián)接構(gòu)件的機(jī)械粘結(jié)接頭的第一布置和第二布置，該機(jī)械粘結(jié)接頭是本發(fā)明的目的；并且圖3A和圖3B示意用于聯(lián)接構(gòu)件的機(jī)械粘結(jié)接頭的第三布置，該機(jī)械粘結(jié)接頭是本發(fā)明的目的。
具體實(shí)施例方式根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例并且如能夠在圖1A至圖1F中看到地，本發(fā)明涉及一種用于通過機(jī)械粘結(jié)來聯(lián)接構(gòu)件的方法。該方法包括以下階段:a)在第一構(gòu)件11的表面10上固化樹脂層壓件1，在樹脂層壓件I上壓印紋理部分30 ；b)在紋理部分30上定位粘結(jié)材料層壓件2 ；c)在粘結(jié)材料層壓件2上定位第二構(gòu)件12 ;和d)固化粘結(jié)材料層壓件2并且使得粘結(jié)材料層壓件2滲透到紋理部分30中。如能夠在圖1A中看到地，在將樹脂層壓件I定位在第一構(gòu)件11的表面10上的情況下，該方法在第一固化階段之前開始。該第一構(gòu)件11由從復(fù)合材料、熱塑性材料、聚合材料或者金屬材料制成的任何部件組成。在該方法的這種優(yōu)選布置中，第一構(gòu)件11由復(fù)合材料制成。根據(jù)所涉及的構(gòu)件的理想地安全的和令人滿意的結(jié)合，樹脂層壓件I將覆蓋該第一構(gòu)件11的表面10的某個部分。在將樹脂層壓件I設(shè)置在該第一構(gòu)件11的表面10上之后，在該樹脂層壓件I上定位紋理化模具50。該紋理化模具50包括將在樹脂層壓件I上壓印的輪廓51。一旦紋理化模具50被定位，便使用真空袋60執(zhí)行第一固化階段，該真空袋60包圍位于樹脂層壓件I上的紋理化模具50和接收樹脂層壓件I的第一構(gòu)件11，如能夠在圖1B中看到地。真空袋固化60使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的已知溫度和壓力參數(shù)。真空袋固化方法也是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。在第一固化階段結(jié)束時，撤去紋理化模具50并且基于紋理化模具50的輪廓51在樹脂層壓件I上壓印紋理部分30，即，如在圖1C中所示意地，在樹脂層壓件I上壓印的紋理部分30將呈現(xiàn)與所使用的紋理化模具50的輪廓51相同的鎖定輪廓31。因此能夠在樹脂層壓件I上壓印感興趣的鎖定輪廓31的類型，假設(shè)制備好了帶有所述感興趣的特殊輪廓的紋理化模具50。接著，如在圖1D中所示意地，在第一固化階段和第二構(gòu)件12在粘結(jié)材料層壓件2上定位之后，進(jìn)行在形成在樹脂層壓件I上的紋理化部分30上定位粘結(jié)材料層壓件2的階段?？蛇x地，粘結(jié)材料層壓件2和第二構(gòu)件12已經(jīng)被結(jié)合并且被共同地設(shè)置在紋理部分30上。尚未固化的粘結(jié)材料層壓件2和第二構(gòu)件12被布置在兩者均已經(jīng)固化的第一構(gòu)件11上的紋理部分30上。因此，第二固化階段也通過真空袋60進(jìn)行，此時如在圖1E中所示意地，該真空袋包圍尚未固化的粘結(jié)材料層壓件2、第二構(gòu)件12，已經(jīng)固化的帶有紋理部分30的樹脂層壓件I和第一構(gòu)件11。在此情形中，真空袋固化60使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的溫度和壓力參數(shù)并且真空袋固化方法也是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
在第二固化階段結(jié)束時，參見圖1F，粘結(jié)材料層壓件2到樹脂層壓件I的紋理部分30中的滲透發(fā)生，即，粘結(jié)劑薄膜2滲透在紋理部分30上形成的褶皺或輪廓31，從而保持第一構(gòu)件11以可靠的并且令人滿意的方式結(jié)合到第二構(gòu)件12。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)上述用于通過機(jī)械粘結(jié)來聯(lián)接構(gòu)件的方法形成的、用于聯(lián)接構(gòu)件的機(jī)械粘結(jié)接頭20。如在圖2A至圖2C中所示意地，在第一構(gòu)件11上形成在樹脂層壓件I上壓印的紋理部分30。該紋理部分30由多個突出的鎖定輪廓31組成，從而形成鎖定紋理。在接頭20的該第一布置和第二布置中，以形成紋理部分30的線條的形式設(shè)置鎖定輪廓31。如以上已經(jīng)描述地，鎖定輪廓31的樣式根據(jù)在該方法中使用的紋理化模具50而改變。相應(yīng)地，接頭20包括錨固件40，錨固件40由設(shè)置在第二構(gòu)件12上的粘結(jié)材料層壓件2組成，該第二構(gòu)件12滲透在被設(shè)置在第一構(gòu)件11上的紋理部分30上。接頭20的該錨固件40主要地負(fù)責(zé)用于將第一構(gòu)件11與第二構(gòu)件12結(jié)合，盡管還存在粘結(jié)材料層壓件2在樹脂層壓件I上的化學(xué)膠合。接頭20的錨固件40主要地負(fù)責(zé)用于將第一構(gòu)件11與第二構(gòu)件12結(jié)合，因?yàn)槿缭趫D3A和圖3B中所示意地，紋理部分30的鎖定輪廓31的樣式意味著在粘結(jié)材料層壓件2在鎖定部分30中滲透之后，形成當(dāng)嘗試分離構(gòu)件11、12時抵抗?fàn)恳?豎直地)并且當(dāng)水平力被施加到結(jié)合構(gòu)件11和12時抵抗剪切的機(jī)械鎖。當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件11和第二構(gòu)件12由復(fù)合材料制成時、當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件11和第二構(gòu)件12由熱塑性材料制成時和當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件11和第二構(gòu)件12由聚合物制成時，能夠應(yīng)用根據(jù)上述方法形成的該接頭20。另外地，如果構(gòu)件11、12之一由復(fù)合材料制成并且構(gòu)件11、12中的另一個由熱塑性材料制成，當(dāng)構(gòu)件11、12之一由復(fù)合材料制成并且構(gòu)件11、12中的另一個由聚合物材料制成時，當(dāng)構(gòu)件11、12之一由熱塑性材料制成并且構(gòu)件11、12中的另一個由聚合物材料制成時，和當(dāng)構(gòu)件11、12之一由金屬材料制成并且構(gòu)件11、12中的另一個由復(fù)合材料制成時，也可以使用接頭20。相應(yīng)地，作為本發(fā)明的目的的、用于通過機(jī)械粘結(jié)來聯(lián)接構(gòu)件的方法和用于聯(lián)接構(gòu)件的機(jī)械粘結(jié)接頭相對于在現(xiàn)有技術(shù)中已知的聯(lián)接部件的方法和形式存在一系列的優(yōu)點(diǎn)，具體地是低成本紋理化模具的使用，以及如下快速的和實(shí)用的方式:用于在第一構(gòu)件11上形成紋理部分30 ;用于增加用于輔助機(jī)械錨固件40的化學(xué)膠合的界面面積；用于根據(jù)關(guān)于接頭20將經(jīng)受的載荷的需要和要求抵抗?fàn)恳图羟辛Σ⑶蚁薅y理部分30的鎖定輪廓31的幾何形狀。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，接頭20基本上是機(jī)械的，但是能夠與其它類型的接頭相組合地使用諸如化學(xué)結(jié)合、通過靜電吸引、相互擴(kuò)散等。已經(jīng)描述了優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)例，應(yīng)該理解，本發(fā)明的范圍涵蓋其它可能的變體，并且本發(fā)明僅被所附權(quán)利要求的內(nèi)容及其包含的可能的等價物限制。
權(quán)利要求
1.一種用于通過機(jī)械粘結(jié)來聯(lián)接構(gòu)件的方法，其特征在于包括以下階段: a)在第一構(gòu)件(11)的表面(10)上固化樹脂層壓件(I)，在所述樹脂層壓件(I)上壓印紋理部分(30)； b)在所述紋理部分(30)上定位粘結(jié)材料層壓件(2)； c)在所述粘結(jié)材料層壓件(2)上定位第二構(gòu)件(12);和 d)固化所述粘結(jié)材料層壓件(2)并且使得所述粘結(jié)材料層壓件(2)滲透到所述紋理部分(30)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第一固化階段之前，在所述樹脂層壓件(I)上定位紋理化模具(50 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用真空袋(60)實(shí)現(xiàn)第一固化階段，所述真空袋(60)包圍位于所述樹脂層壓件(I)上的紋理化模具(50)和所述第一構(gòu)件(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第一固化階段結(jié)束時，撤去所述紋理化模具(50)并且在所述樹脂層壓件(I)上壓印所述紋理部分(30)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，可選地，粘結(jié)材料層壓件(2)和所述第二構(gòu)件(12 )被結(jié)合并且被共同地設(shè)置在所述紋理部分(30 )上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用真空袋(60)實(shí)現(xiàn)第二固化階段，所述真空袋(60)包圍所述粘結(jié)材料層壓件(2)、所述第二構(gòu)件(12)、帶有所述紋理部分(30)的所述樹脂層壓件(I)和所述第一構(gòu)件(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二固化階段結(jié)束時，所述粘結(jié)材料層壓件(2)滲透到所述樹脂層壓件(I)的所述紋理部分(30)中。
8.一種用于聯(lián)接構(gòu)件的機(jī)械粘結(jié)接頭(20)，其特征在于包括由紋理部分(30)形成的錨固件(40)，所述紋理部分(30)被設(shè)置在第一構(gòu)件(11)上并且被包含在第二構(gòu)件(12)中的層壓件(2 )滲透，紋理部分(30 )包括鎖定輪廓(31)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接頭，其特征在于，所述第一構(gòu)件(11)和所述第二構(gòu)件(12)由復(fù)合材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接頭，其特征在于，所述第一構(gòu)件(11)和所述第二構(gòu)件(12)由熱塑性材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接頭，其特征在于，所述第一構(gòu)件(11)和所述第二構(gòu)件(12)由聚合物制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接頭，其特征在于，所述構(gòu)件中的一個構(gòu)件(11、12)由復(fù)合材料制成并且另一個構(gòu)件(11、12)由熱塑性材料制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接頭，其特征在于，所述構(gòu)件中的一個構(gòu)件(11、12)由復(fù)合材料制成并且另一個構(gòu)件(11、12)由聚合物材料制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接頭，其特征在于，所述構(gòu)件中的一個構(gòu)件(11、12)由熱塑性材料制成并且另一個構(gòu)件(11、12 )由聚合物材料制成。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接頭，其特征在于，所述構(gòu)件中的一個構(gòu)件(11、12)由金屬材料制成并且另一個構(gòu)件(11、12 )由復(fù)合材料制成。
16.一種用于聯(lián)接構(gòu)件的機(jī)械粘結(jié)接頭(20)，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1所限定的用于通過機(jī)械粘結(jié)來聯(lián)接構(gòu)件的方法形成所述機(jī)械粘結(jié)接頭。
全文摘要
公開了一種用于通過機(jī)械粘結(jié)來聯(lián)接構(gòu)件的方法，該方法包括以下階段a)在第一構(gòu)件(11)的表面(10)上固化樹脂層壓件(1)，在樹脂層壓件(1)上壓印紋理部分(30)；b)在紋理部分(30)上定位粘結(jié)材料層壓件(2)；c)在粘結(jié)材料層壓件(2)上定位第二構(gòu)件(12)；和d)固化粘結(jié)材料層壓件(2)并且將粘結(jié)材料層壓件(2)滲透到紋理部分(30)中。還描述了一種用于聯(lián)接構(gòu)件的機(jī)械粘結(jié)接頭(20)，該機(jī)械粘結(jié)接頭包括由紋理部分(30)形成的錨固件(40)，該紋理部分被設(shè)置在第一構(gòu)件(11)上并且被在第二構(gòu)件(12)中包含的粘結(jié)材料層壓件(2)滲透，該紋理部分(30)包括鎖定輪廓(31)。
文檔編號B32B37/12GK103182830SQ201210587408
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者丹尼洛·塞克薩斯·維克托拉佐 申請人:埃姆普里薩有限公司