本技術(shù)大致上涉及用于接合零部件或工件的系統(tǒng)和工藝，并且更具體地涉及用于使用隆起或技巧設(shè)置的突起并結(jié)合粘合劑來魯棒地接合工件的系統(tǒng)和工藝。工件諸如由于各自包括聚合物、各自包括金屬且一個(gè)包括聚合物且一個(gè)包括金屬而可以具有相同或類似材料。

背景技術(shù)：

焊接是接合各種行業(yè)(包括消費(fèi)者電子器件、家用產(chǎn)品和電器、農(nóng)業(yè)、建筑設(shè)備、運(yùn)輸系統(tǒng)等)中的類似和不同材料的常見方式。

不同材料可包括不同金屬、不同聚合物或聚合物與金屬的組合。制造商可選擇有利特性，諸如重量輕、高度適形性或可塑性、堅(jiān)固、耐用性，或通過組合某些聚合物或復(fù)合物材料與其它材料而具有理想的紋理或顏色。制品可以包括各種部件(外部、內(nèi)部或裝飾特征)，其中材料選擇并且配置成承受熱和/或化學(xué)侵蝕環(huán)境或用于上漆或承受隨時(shí)間變化的耐化學(xué)性。

用于接合類似或不同材料的工藝除其它之外還包括機(jī)械接合(例如，螺栓和鉚釘)、熔接(例如，熔弧焊和激光焊接)、固態(tài)接合(例如，摩擦-攪拌焊接和超聲焊接)、釬焊或錫焊和粘合劑粘結(jié)。

魯棒地接合材料而無需大的成本具有挑戰(zhàn)性。考慮因素包括所接合的材料的化學(xué)、機(jī)械和熱行為。粘合劑粘結(jié)存在包括有效成本效益和非入侵性的許多優(yōu)勢。

常規(guī)的粘合劑粘結(jié)技術(shù)涉及在兩個(gè)通常光滑表面之間涂敷粘合劑。轉(zhuǎn)向圖式且更具體地轉(zhuǎn)向第一圖式，圖1說明常規(guī)粘合劑粘結(jié)型系統(tǒng)100。該系統(tǒng)100包括由粘合劑130接合至第二工件120的第一工件110。

在某些情況中，以微米級對表面拋光或刻痕，以諸如除去表面污染物和/或增加粗糙度。

常規(guī)技術(shù)具有缺點(diǎn)。雖然常規(guī)的粘合劑粘結(jié)型接頭具有相對較強(qiáng)的剪切強(qiáng)度，防止相應(yīng)的工件相對于彼此橫向(或平行)移動(dòng)，但是它們趨向于具有相對較弱剝離強(qiáng)度。圖1中的箭頭101指示示例性剪切力。

在抵消非橫向力(諸如剝離力或拉離)方面，粘合劑的單獨(dú)使用通常沒有充分作用。圖1中的箭頭103指示示例性剝離力。剝離力趨向于將工件拉離彼此。在操作中，裂縫形成在接頭的粘合劑中并且(諸如通常橫向地且沒有障礙)在粘合劑中擴(kuò)散，從而削弱了接頭100。

繼續(xù)參考圖式，圖6示出示例性接頭610的斷裂面。接頭610對應(yīng)于常規(guī)系統(tǒng)，如圖1的系統(tǒng)100。接頭610中所示的線表示響應(yīng)于剝離力輸入而在粘合劑中擴(kuò)散的裂縫。

設(shè)計(jì)者嘗試通過增加諸如鉚釘?shù)臋C(jī)械緊固件來解決前述缺點(diǎn)。但是，這伴隨有輔助缺陷，諸如增加成本、產(chǎn)品重量和隨后電化腐蝕的潛在性。

雖然粘合劑粘結(jié)可較為堅(jiān)固，但是大部分取決于所使用的粘合劑，基于較強(qiáng)粘合劑的粘合是理想的且現(xiàn)在是可行的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

歸因于前述缺陷，需要存在用于魯棒地、有效地且具成本效益地將工件粘結(jié)在一起的工藝和系統(tǒng)。

一方面，該工藝涉及在待接合的兩個(gè)工件中的一個(gè)工件的配接表面上形成隆起或突起，以及在工件之間施用粘合劑。粘合劑變?yōu)樵O(shè)置在突起上和/或突起之間。該工藝還包括將工件與工件之間的粘合劑配接。所得接頭顯著強(qiáng)于形成在不具有突起的類似大小的工件之間的接頭。

另一方面，該工藝涉及在待接合的這兩個(gè)工件的相應(yīng)配接表面上形成隆起或突起、在工件之間施用粘合劑，其中該粘合劑變?yōu)樵O(shè)置在兩個(gè)工件的突起之間，以及將工件與工件之間的粘合劑配接。執(zhí)行配接使得一個(gè)工件的突起變?yōu)樵O(shè)置在另一個(gè)工件的突起上和/或該突起之間。以此方式形成的接頭也顯著強(qiáng)于形成在不具有突起的類似大小的工件之間的接頭。

該突起可具有各種形狀(諸如圓頂形)、在突起中具有凹陷或具有較寬尖端、頭端或球狀物。

某些工藝包括在接合的一個(gè)或兩個(gè)基底上和/或一個(gè)或兩個(gè)基底中提供突起和/或凹槽。

工藝可不僅僅在粘結(jié)中使用，且本文的教導(dǎo)可以擴(kuò)展至其它類型的粘合。除由突起和/或凹槽提供的機(jī)械連接外，該工藝還可包括一種或多種另外的方法，諸如粘合劑的粘結(jié)或混合技術(shù)，諸如粘結(jié)/膠接點(diǎn)焊、粘結(jié)/鉚釘粘合或焊接/鉚釘粘合。

本技術(shù)的其它方面將在下文中部分說明和提出。

附圖說明

圖1說明常規(guī)粘合劑粘結(jié)型接頭的側(cè)面橫截面。

圖2說明根據(jù)本技術(shù)的示例性第一工件的側(cè)面橫截面和其替代性突起形狀。

圖3說明根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)示例性第一工件的側(cè)面橫截面。

圖4說明粘結(jié)特殊配置的工件的示例性工藝的階段。

圖5示出說明各種類型的接頭的強(qiáng)度的圖表。

圖6示出說明本技術(shù)的效果的斷面圖像。

圖7示出根據(jù)本技術(shù)的具有不同的示例性突起分布的替代性工件的平面圖。

圖8示出常規(guī)接合裝置和根據(jù)本技術(shù)且其中裂縫擴(kuò)散的接合裝置的視圖。

圖9說明示例性第一工件的側(cè)面橫截面，如圖2一樣，示出替代性突起配置。

圖式不一定按比例繪制，且某些特征可以被放大或最小化以諸如示出特定部件的細(xì)節(jié)。因此，并未詳述公知的部件、系統(tǒng)、材料或方法以免混淆本發(fā)明。

具體實(shí)施方式

根據(jù)需要，本文公開了本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例。所公開實(shí)施例僅僅是可以各種和替代性形式和其組合實(shí)施的實(shí)例。如本文所使用，例如，示例性和類似術(shù)語廣泛地指代用作圖式、標(biāo)本、型號或圖案的實(shí)施例。

本文對如何設(shè)置特征的提及可指代(但不限于)該特征如何關(guān)于其它特征進(jìn)行定位。本文對特征如何配置的提及可指代(但不限于)如何調(diào)整特征的大小、如何塑形特征和/或特征材料。為了簡單起見，所配置的術(shù)語可用于指代上文在此段落中描述的配置和設(shè)置這二者。

方向性提及在本文大部分是為了便于描述和簡化示例性附圖的描述而提供，且所描述的系統(tǒng)可在各種定向中的任一個(gè)定向中實(shí)施。本文指示方向的提及并非以限制意義做出。例如，對上面、下面、頂部、底部或橫向的提及并非提供用來限制可實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)的方式。雖然可提及上表面，但是(例如)取決于特定實(shí)施方案中所使用的定向，該提及表面在設(shè)計(jì)、制造或操作參考系或上述任何其它特定部件中可(但不一定是)垂直向上或在頂部上，且在設(shè)計(jì)、制造和/或操作中反而可在某些或所有部件側(cè)面。例如，該表面在各個(gè)實(shí)施例中反而可在該系統(tǒng)的其它部件側(cè)面或下方。

該特征中描述為或示為單個(gè)物件的任何部件可由配置成執(zhí)行所描述的單個(gè)物件的功能的多個(gè)此類物件取代。同樣地，任何多個(gè)物件可由配置成執(zhí)行所描述的多個(gè)物件的功能的單個(gè)物件取代。

在某些實(shí)例中，并未詳述公知的部件、系統(tǒng)、材料或方法以免混淆本發(fā)明。本文公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)因此不應(yīng)被解釋為限制性，而僅僅是權(quán)利要求書的原則，且是用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員采用本發(fā)明的典型原則。

由本技術(shù)形成的接頭可以在各種產(chǎn)品和行業(yè)中的任一個(gè)中使用。接頭可以在制造運(yùn)輸車輛(例如，諸如汽車、飛行器、輪船、卡車、公共汽車、手推車和火車)或商用或制造設(shè)備、建筑機(jī)器、農(nóng)業(yè)機(jī)械、倉庫設(shè)備、辦公設(shè)備、家用電器、計(jì)算裝置(諸如電話)、衣服等和其它中使用。

i.第一示例性工件-圖2和圖9

再次轉(zhuǎn)向圖式，圖2示出形成有多個(gè)隆起或突起212的示例性基座工件210。突起212形成或限定谷部或空隙214。

突起從基底或基座201延伸。突起212與基底201形成在一起，從而在各個(gè)實(shí)施例中產(chǎn)生單件式工件，或連接至基底201?；?01可以包括任何合適材料，并且可以形成基底201和突起212的任何合適方式使用。

突起212可以各種方式形成，諸如成型工件210或通過除去變?yōu)橥黄?12的物體之間的材料(214)。例如，成型可包括壓縮成型、射出成型或樹脂傳遞成型(rtm)。突起如所提及般諸如通過粘結(jié)、熔接或焊接加入至單獨(dú)形成的基底201。

基底201和突起212可包括各種材料中的任一種，且不脫離本技術(shù)的范圍。基底210可以具有與突起212相同的材料成分或不同的材料成分。

本文所述的工件的基底和突起可均包括聚合物、均包括金屬、一個(gè)包括聚合器且一個(gè)包括金屬，或其中的一個(gè)或兩個(gè)可包括金屬和聚合物。

聚合物材料可包括例如聚合復(fù)合物，諸如十字形張力碳纖維復(fù)合物。

圖9說明示例性第一工件的側(cè)面橫截面，如圖2一樣，示出替代性突起配置。突起212可形成為包括如插圖編號212⁴中所示的插入件或能量導(dǎo)向器913。插入件913在各個(gè)實(shí)施例中定位在成型設(shè)備中，該成型設(shè)備在用于基底201的成型工藝之前、期間或之后定位在基底201上。

雖然插入件913被示為具有對應(yīng)于突起212⁴的形狀的形狀，或反之亦然，但是插入件和突起可具有不同形狀。對于具有其它形狀的突起212⁴(諸如圖2中指示的那些突起(212¹、212²、212³))，插入件913可具有類似于突起的形狀。

插入件913可包括各種材料中的任一種，且不脫離本技術(shù)的范圍。在各個(gè)實(shí)施例中，插入件913包括不同于基底201的材料。在各個(gè)實(shí)施例中，插入件913包括不同于突起212的平衡物915的材料。插入件913可包括諸如鋁的金屬。

在其中結(jié)合粘合劑使用焊接以接合工件210、220的預(yù)期實(shí)施例中，插入件913可用作能量導(dǎo)向器，從而集中焊接能量，諸如來自于焊頭的超聲焊接能量。

如所提及，工藝-包括在所接合一個(gè)或兩個(gè)基底上/在所接合一個(gè)或兩個(gè)基底中提供突起和/或凹槽(如本文所述)可不僅僅在粘結(jié)實(shí)施方案中使用。在某些實(shí)例中，教導(dǎo)可擴(kuò)展至其它類型的粘合或接頭成形。除由突起和/或凹槽提供的機(jī)械連接外，該工藝還可包括一種或多種另外的方法，諸如粘合劑的粘結(jié)或混合技術(shù)，諸如粘結(jié)/膠接點(diǎn)焊、粘結(jié)/鉚釘粘合或焊接/鉚釘粘合。

突起212和空隙214可具有各種大小和形狀中的任一種，且不脫離本技術(shù)的范圍。插入件913可塑形為銷，例如或如圖2或9中所示的突起212的外形形狀。

在各個(gè)實(shí)施例中，突起212的大小是基于各種因素中的任何一個(gè)或多個(gè)而預(yù)定。示例性因素包括基底201的材料和厚度203(圖2)，此處或此上形成或提供突起212。

在各個(gè)實(shí)施例中，基底201的厚度203與突起212的高度之間具有一定關(guān)系。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，較厚基底201要求較高突起212。

在某些實(shí)施例中，包括較堅(jiān)固材料(諸如金屬(例如，鋁或鋼))的基底201比基底201由較弱材料制成時(shí)更厚。設(shè)計(jì)者在此類情況中可以選擇較短突起212，而非可以結(jié)合較軟基底201(諸如碳纖維復(fù)合物)使用的突起高度。無關(guān)于是否由相對于基底201為相同、較強(qiáng)或較弱材料制成。

雖然突起212可各自具有公共或不同高度213，諸如表現(xiàn)為分層，但是為了簡單起見本文主要提及最大高度。且雖然基底可各自具有一個(gè)或多個(gè)厚度203，但是為了簡單起見本文主要可提及所形成的接頭處的最大厚度或主要厚度203。類似地，雖然粘合劑430(圖4和8)諸如在跨基底的不同位置處諸如歸因于突起212的存在可各自具有多個(gè)厚度432，但是為了簡單起見本文主要可提及最大厚度432。

在某些實(shí)施例中，粘結(jié)線430具有大致上與突起212的高度213(圖2)相同的厚度432(圖4)。粘結(jié)線厚度432和突起高度213可不同于彼此，并且可基于各種上下文數(shù)據(jù)單獨(dú)計(jì)算。在各個(gè)實(shí)施例中，該裝置的設(shè)計(jì)者可以根據(jù)突起高度213、基底厚度203、粘結(jié)線厚度430、突起材料和基底材料(諸如下文)中的兩個(gè)或兩個(gè)以上之間的任何合適關(guān)系來創(chuàng)建接頭。

在一個(gè)實(shí)例中，基底201包括碳纖維或其它聚合復(fù)合物，并且具有約1.5mm與約5mm之間的厚度203，且每個(gè)突起212/粘結(jié)線430具有約0.5mm與約0.75mm之間的高度213/432。

作為另一實(shí)例，基底201包括金屬(例如，鋁)，并且具有約0.6mm與約2mm之間的厚度203，每個(gè)突起212/粘結(jié)線430具有約0.2mm與約0.3mm之間的高度213/432。

突起212/粘結(jié)線430的高度213/432可由多個(gè)比例或百分比中的任一個(gè)表示。如從用于碳纖維或其它聚合復(fù)合物基底201的上述示例性高度213/432和厚度203中可發(fā)現(xiàn)，比例或百分比可包括基底厚度203的約15％與約50％之間的突出212/粘結(jié)線430的高度213/432。

還從用于金屬(例如，鋁)基底的上述示例性突出212/粘結(jié)線430的高度213/432和基底厚度203可得知，比例或百分比可包括金屬基底厚度203的10％與約50％之間的突出212/粘結(jié)線430的高度213/432。

雖然根據(jù)本技術(shù)的各個(gè)實(shí)施方案，金屬基底和它們的突起可趨向于更小，但是突起高度和/或粘結(jié)線厚度與基底厚度的比例或百分比(例如，10％至50％)可大致上與聚合物基底相同(例如，15％至50％)。

設(shè)計(jì)者基于所提及的上下文數(shù)據(jù)和/或其它數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)其它比例、百分比或比例或百分比的范圍是優(yōu)選的。其它比例、百分比或其范圍可包括所提供的實(shí)例或在該實(shí)例內(nèi)、與所提供的實(shí)例重疊，或甚至在所提供的實(shí)例之上或之外。

在各個(gè)實(shí)施方案中，使用預(yù)定優(yōu)選比例、百分比或范圍之外的突起高度213和/或粘結(jié)線厚度432將造成所得接頭弱于使用優(yōu)選比例、百分比或范圍的情況。例如，雖然較厚粘結(jié)線促進(jìn)較強(qiáng)接頭的形狀(如通過比較圖5的案例530、540、550中的0.25mm和0.5mm粘結(jié)線情況)，存在加厚粘結(jié)線并不增強(qiáng)強(qiáng)度的點(diǎn)。

雖然突起212可具有任何合適寬度，且該寬度可以在任何一個(gè)突起處不同，或在突起間不同，但是在各個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)突起212具有約0.2mm與約2mm之間的寬度(例如，最大寬度)215。

在各個(gè)實(shí)施例中，空隙214將主要工件表面216作為底部。

圖2中示出三個(gè)示例性突起形狀。第一突起形狀2121可稱為基本圓頂形狀。

第二突起形狀212²可稱為凹入或部分空心突起。

第三突起形狀212³可稱為球狀物突起。

在各個(gè)預(yù)期實(shí)施例中，突起212不具有相同形狀。例如，一個(gè)或多個(gè)可具有第一風(fēng)格212¹、一個(gè)或多個(gè)第二風(fēng)格212²和一個(gè)或多個(gè)第三風(fēng)格212³。

突起形狀可由各種上下文因素(諸如形成魯棒、堅(jiān)固接頭的效力以及形成該性質(zhì)的可行性(能力、成本、時(shí)間投入等))規(guī)定。

空隙214具有至少部分取決于突起212的形狀的形狀。

雖然空隙214可具有其它寬度(例如，最大寬度)217，但是在各個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)空隙214具有約0.2mm與約2.0mm之間的寬度217。

ii.第二示例性工件-圖3

圖3示出形成有多個(gè)隆起或突起312的另一個(gè)示例性基座工件210。突起312形成或限定谷部或空隙314。

在圖3的實(shí)施例中，空隙314包括延伸在基底301的主表面316下方的多個(gè)凹槽318。

凹槽318可以各種方式形成，諸如成型工件310或通過除去主表面316處、突起312之間的空隙314中的材料。另外，成型可包括例如壓縮或射出成型。材料可以任何合適的方式除去，諸如通過熔融或各種加工技術(shù)(諸如蝕刻、切割或剃齒)中的任一種。

在預(yù)期實(shí)施例中，凹槽318是通過壓印或壓窩基底201的表面而形成。

突起312可具有任何理想的形狀，諸如本文結(jié)合圖2或9描述的形狀。突起312還可調(diào)整大小如同圖2或9的突起212一樣。

突起312和空隙314可以任何合適方式調(diào)整大小，諸如調(diào)整為上文結(jié)合圖2的突起212和空隙214描述的大小。

雖然凹槽318可具有在如圖3中所示的凹槽318的主要基底表面316和底部319之間測量的其它深度317，但是在各個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)凹槽318具有約0.2mm與約0.3mm之間的深度317。

另外，空隙314具有至少部分取決于突起312的形狀的形狀。

iii.示例性接頭形成-圖4

圖4說明粘結(jié)特殊配置的工件210、220的示例性工藝的階段。

在圖4中標(biāo)記為10的第一步驟處，提供兩個(gè)工件210、220。圖4中的參考標(biāo)號200¹大致上單獨(dú)或結(jié)合粘合劑430指示這些初始部件210、220。

例如，工件210、220中的每一個(gè)類似于圖2中所示的工件210。

突起212、222可具有任何形狀或大小，包括(但不限于)上文示出且描述的那些形狀或大小?？障?14、224可具有任何形狀或大小，包括(但不限于)上文示出且描述的那些形狀或大小。

在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)工件不具有任何突起。

在預(yù)期實(shí)施例中，一個(gè)工件包括凹槽，如圖3中所示的凹槽318，即使相同工件不包括鄰近于凹槽的任何突起。

在第二步驟20處，在工件210、220之間引入粘合劑430。使用任何合適工具401引入粘合劑430?？赏瑫r(shí)或在不同時(shí)間由一個(gè)或多個(gè)工具單獨(dú)在一個(gè)以上位置中引入粘合劑430。例如，可將粘合劑430射出、噴灑或者分配在兩個(gè)或兩個(gè)以上單獨(dú)部分或區(qū)段中。

粘合劑430可包括各種材料中的任一種，且不脫離本技術(shù)的范圍。在各個(gè)實(shí)施例中，在諸如應(yīng)用的成本、所需接頭強(qiáng)度以及調(diào)整的其它上下文因素內(nèi)，由設(shè)計(jì)者基于基底201和/或突起212的材料選擇材料以進(jìn)行最優(yōu)粘合或最佳粘合。

在各個(gè)實(shí)施例中，在以下任何一或多個(gè)位置處引入粘合劑430：第一工件210的突起212之間、第二工件220的突起222之間、第一工具210的突起212上和第二工件220的突起222上。

正如本文執(zhí)行的任何步驟，可由諸如機(jī)器人設(shè)備的自動(dòng)化機(jī)械執(zhí)行引入粘合劑430。

可以各種量中的任何量引入粘合劑430。該量可為預(yù)定的，并且以許多方式中的任一方式(諸如按所形成的粘合劑層的提及或厚度)量化。粘合劑430的層或線可稱作粘結(jié)線。雖然可引入其它量的粘合劑430，但是在各個(gè)實(shí)施例中，施用粘合劑以形成具有約0.2mm與約0.75mm之間的厚度432的層。在某些實(shí)施例中，厚度432是0.25mm或0.5mm。

在各個(gè)實(shí)施例中，厚度432大致上與突起212的高度相同，在突起212的高度附近引入了粘合劑430。如果存在凹槽318，那么厚度432在某些實(shí)施方案中包括凹槽318的深度以及任何相鄰?fù)黄?12的高度。

在第三步驟30處，配接工件210、220。配接工件210、220可以各種方式中的任一種(諸如通過將第一工件210朝第二工件220移動(dòng)和/或通過將第二工件220朝第一工件210移動(dòng))執(zhí)行。

對于其中工件210、220這二者均包括突起212、222的實(shí)施例，配接工件210、220可包括將每個(gè)工件210、220的某些突起定位至另一個(gè)工件220、210的對應(yīng)空隙224、214中?？障?24、214可在例如配接步驟期間由于定位成與突起212、222相對而被視為對應(yīng)于突起212、222。在各個(gè)實(shí)施方案中，突起212、222輔助此定位(諸如第一工件210的突起212的側(cè)接觸第二工件220的突起222的側(cè))，以將突起212、222導(dǎo)向至對應(yīng)的空隙224、214中。

對于其中至少第一工件210包括突起212、222且第二工件220包括凹槽(如圖3的凹槽318)的實(shí)施例，配接工件210、220可包括將第一工件210的某些突起212定位至第二工件220的對應(yīng)凹槽中。

在預(yù)期實(shí)施例中，可以施用力以在工件諸如由夾具連接之后將它們短暫地保持在一起。

在第四步驟40處，在配接之后，粘合劑固化、硬化或干燥，從而形成連接工件210、220的接頭240。

在預(yù)期實(shí)施例中，諸如通過向該裝置增加熱量有效地促使固化。

除去任何暫時(shí)保持部件，諸如夾具。

參考標(biāo)號200²指示所得系統(tǒng)。

iv.示例性裂縫阻止-圖6和8

如所提及，圖6示出了已施用剝離力之后兩個(gè)示例性接頭610、620的斷裂表面。更具體地，圖6示出說明本技術(shù)的效果的斷面圖像。

第一圖像610示出粘合劑粘結(jié)型碳纖維復(fù)合物的示例性斷面圖像，其中兩個(gè)工件110、120缺乏突起和凹槽(如圖1)。第二圖像620示出粘合劑粘結(jié)型碳纖維復(fù)合物的示例性斷面圖像，其中兩個(gè)工件210、220包括根據(jù)本技術(shù)的突起-例如圖2的200²。

接頭610對應(yīng)于常規(guī)系統(tǒng)，如圖1的系統(tǒng)100。第二接頭620對應(yīng)于本技術(shù)的示例性接頭。第一接頭610中所示的線表示響應(yīng)于剝離力輸入而在粘合劑中擴(kuò)散的裂縫。

第二接頭620中的點(diǎn)指示突起212-這些點(diǎn)所在之處。如可得知，第二接頭620中僅僅示出了在剝離力輸入之后對應(yīng)于突起212的凹座，因?yàn)橥黄?12操作以阻阻止裂縫形成和/或擴(kuò)散。

在操作中，突起阻阻止裂縫形成和擴(kuò)散。

轉(zhuǎn)向圖8，該圖式示出常規(guī)接合裝置100(如圖1)和根據(jù)本技術(shù)且其中裂縫擴(kuò)散的示例性接合裝置800的視圖。該裝置800可被視為示出上文討論的兩種可能工件配置：1.其中僅一個(gè)包括上面形成的突起212。以及2.其中這二者均包括突起212、222-即，裝置800的交替突出最初連接至第一工件且其它突起連接至第二工件。

參考標(biāo)號135指示第一接合裝置100中的裂縫。如所示，它們可形成在粘合劑130中并且無障礙地在粘合劑130中擴(kuò)散，包括粘合劑130中的可能所有地方。

參考標(biāo)號835指示第二接合裝置800中的裂縫。如所示，它們可形成在粘合劑430中，但是受阻，諸如停止或減緩。當(dāng)它們碰到一個(gè)或多個(gè)突起212時(shí)，它們受阻。

裂縫835由于多個(gè)原因中的任何一個(gè)或多個(gè)而被碰到的突起阻止。裂縫835可停止在遇見的突起212的界面處，這是因?yàn)楫a(chǎn)生裂縫的力不足以使得裂縫835越過突起212。即，力不足以使得裂縫繼續(xù)在某個(gè)方向上圍繞、越過或沿著突起212的表面。

在其它情況中，產(chǎn)生裂縫的力可足以使得裂縫甚至在接合突起212之后繼續(xù)進(jìn)行，但是該力耗散在改向中。由于耗散力形成的裂縫835并未擴(kuò)散與不存在耗散時(shí)的擴(kuò)散或歸因于突起212而并未增加。

作為實(shí)例，圖8中所示的裂縫835被示為與第一突起212部分重疊，表示裂縫嘗試圍繞突起移動(dòng)。裂縫835中途停止在突起212周圍，因?yàn)閲@突起212的繞行吸收產(chǎn)生裂縫的力。

接頭強(qiáng)度與常規(guī)技術(shù)(例如，圖1)相比有所加強(qiáng)，這是因?yàn)橥黄鹪黾恿私宇^的機(jī)械穩(wěn)定性。當(dāng)施用力至接頭-諸如剪切力、剝離力或組合(例如，具有多個(gè)非零向量的力)時(shí)-接頭主體由與粘合劑相互作用的突起212以及鄰接突起而加強(qiáng)。當(dāng)突起更密集地分布在工件210上時(shí)和/或當(dāng)兩個(gè)工件210、220的配接表面上存在突起時(shí)，通常增強(qiáng)此現(xiàn)象。

以這些方式，與常規(guī)的接合裝置相比，改進(jìn)了根據(jù)本技術(shù)的接合裝置的負(fù)荷或力引導(dǎo)或應(yīng)力狀態(tài)。

v.強(qiáng)度比較圖表-圖5

圖5示出說明各種類型的接頭的強(qiáng)度的圖表500。具體地，例如，圖表500示出來自于粘合的十字形張力碳纖維復(fù)合物工件的強(qiáng)度測試的結(jié)果。

y軸502指示以磅為單位(lbs.)測量的接頭強(qiáng)度。接頭強(qiáng)度可以任何適當(dāng)方式測量以比較以不同方式形成的接頭。在一個(gè)實(shí)施例中，接頭強(qiáng)度表示拉開兩個(gè)工件210、220所需要的力量(lbs.)，其可稱為剝離強(qiáng)度。

圖表500示出以下五個(gè)(5個(gè))接頭強(qiáng)度條：

510：兩個(gè)工件缺失突起和凹槽，且施用粘合劑430以形成具有約0.25mm的厚度的粘結(jié)線；

520：兩個(gè)工件缺失突起和凹槽，且施用粘合劑430以形成具有約0.5mm的厚度的粘結(jié)線；

530：一個(gè)工件210具有突起，一個(gè)工件220沒有突起，且施用粘合劑430以形成具有約0.25mm的厚度的粘結(jié)線；

540：一個(gè)工件210具有突起，一個(gè)工件220沒有突起，且施用粘合劑430以形成具有約0.5mm的厚度的粘結(jié)線；以及

550：兩個(gè)工件210、220具有突起，且施用粘合劑430以形成具有約0.5mm的厚度的粘結(jié)線。

如從示例性測試數(shù)據(jù)可得知，與當(dāng)工件不具有突起時(shí)(510、520)相比，當(dāng)工件210、220的一個(gè)(530、540)或兩個(gè)(550)上存在突起時(shí)顯著地增加接頭強(qiáng)度。

如還從示例性測試數(shù)據(jù)得知，與其中工件210、220不具有突起時(shí)(510、520)的裝置相比且進(jìn)一步與其中工件210、220的一個(gè)(530、540)具有突起212的裝置相比，當(dāng)所接合的工件210、220這二者均具有突起(550)時(shí)顯著地增加接頭強(qiáng)度，即使考慮了具有較厚粘結(jié)線的優(yōu)勢(案例540的0.5mm對案例530的0.25mm)。

如從示例性測試數(shù)據(jù)還可得知，形成有較厚粘結(jié)線，案例540的0.5mm的接頭，強(qiáng)于形成有較薄粘結(jié)線-案例530的0.25mm的接頭。

其中具有相應(yīng)突起的兩個(gè)工件之間使用0.5mm粘結(jié)線的情況的強(qiáng)度數(shù)據(jù)條，但是該強(qiáng)度有可能高于其中具有相應(yīng)突起的兩個(gè)工件之間使用.25mm粘結(jié)線的最后示出的數(shù)據(jù)條550。

預(yù)期存在專用于該實(shí)施方案的最優(yōu)粘結(jié)線厚度或最優(yōu)范圍。影響最優(yōu)厚度或范圍的因素包括基底的材料、基底的厚度、基底的形狀、突起的材料、突起的大小或形狀以及所形成的接頭的其它幾何形狀中的任何一個(gè)或多個(gè)。

vi.本技術(shù)的選擇優(yōu)勢

圖7示出根據(jù)本技術(shù)的具有突起212的不同的示例性圖案或分布的替代性工件710、720的平面圖。

第一實(shí)例示出具有突起212的多個(gè)大致上圓形或橢圓形分布712、714的工件710。該圖案可僅包括這樣的圓形或橢圓形的一組突起212，如所示的兩個(gè)或兩個(gè)以上。該圖案可具有其它形狀，諸如其它圓形形狀，包括長圓形、梨形等。

第二實(shí)例示出具有突起212的多個(gè)大致上矩形或正方形分布722的工件720。另外，該圖案可具有其它形狀，諸如具有直邊緣或拐角等的其它形狀、諸如三角形、五邊形、六邊形等。

每個(gè)圖案712、714、722中的突起212可以任何合適方式(諸如線性、隨機(jī)、圓形或同心方式、匹配圖案712、714、722的邊界的方式等)分布。

如同突起212和任何凹槽(圖7中未示出)不一定具有相同大小一樣，它們也不一定全部具有相同大小。

圖案712、714、722的形狀和大小可由設(shè)計(jì)者基于多個(gè)相關(guān)因素中的任一個(gè)(諸如基底上的空間、成本、且很大程度上提供用于所得接頭的最佳強(qiáng)度特性(諸如剝離強(qiáng)度或剝離和其它(例如，剪切)強(qiáng)度)的裝置)來選擇。對于具有一個(gè)以上突起圖案712、714、722的實(shí)施例，設(shè)計(jì)者還可基于相同或類似考慮確定優(yōu)選設(shè)置，諸如圖案712、714、722之間的間距以及圖案712、714、722之間的相對定位。

vii.本技術(shù)的選擇優(yōu)勢

上文描述了本技術(shù)的許多優(yōu)勢和優(yōu)點(diǎn)。本章節(jié)涉及某些優(yōu)勢并且提及某些其它優(yōu)勢。所描述的優(yōu)勢并非詳盡本技術(shù)的優(yōu)勢。

根據(jù)本技術(shù)形成的基于粘合劑的接頭是最魯棒的，例如，與常規(guī)粘合劑接頭相比，其增加靜態(tài)強(qiáng)度。例如，根據(jù)本技術(shù)的粘合劑粘結(jié)型聚合復(fù)合物的剝離強(qiáng)度明顯地高于現(xiàn)有裝置(例如，圖1)。

較強(qiáng)接頭是以相對便宜方式形成，因?yàn)樾纬赏黄鸷?或凹槽相對便宜。且在各個(gè)實(shí)施方案中，在根據(jù)本技術(shù)的粘合劑粘結(jié)中可使用現(xiàn)有技術(shù)中使用的大致上相同量或更少量的粘合劑。

改變現(xiàn)有裝置(例如，圖1)中的設(shè)計(jì)將應(yīng)力狀態(tài)從剝離改變?yōu)榛旌蟿冸x與剪切中的更大者，使得粘合劑粘結(jié)型的剝離強(qiáng)度與現(xiàn)有裝置相比有所改進(jìn)。

本技術(shù)導(dǎo)致改進(jìn)其中實(shí)施所接合的工件的結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能。示例性結(jié)構(gòu)包括(但不限于)上述任何一種結(jié)構(gòu)，諸如車體面板、車輛護(hù)罩或另一車輛部件。

改進(jìn)包括根據(jù)本技術(shù)接合的工件的結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能。

本技術(shù)的配置還避免、限制或減緩所形成的接頭中的裂縫的形成或擴(kuò)散。

viii.總結(jié)

本文公開了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。所公開實(shí)施例僅僅是可以各種和替代性形式和其組合實(shí)施的實(shí)例。

上述實(shí)施例僅僅是為了清楚地理解本發(fā)明的原理而陳述的實(shí)施方案的示例性說明。

可對上述實(shí)施例做出變動(dòng)、修改和二者的組合，且不脫離權(quán)利要求書的范圍。在本文所公開的范圍和下列權(quán)利要求書中包括了所有這些變動(dòng)、修改和二者的結(jié)合。