制作復合板的接合區(qū)域的方法及設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制作夾層板的至少一個接合區(qū)域的方法，該夾層板具有至少兩個金屬覆蓋層以及至少一個芯層，該至少一個芯層布置在金屬覆蓋層之間并由塑料材料構成，其中，至少一個接合區(qū)域適于通過利用緊固工具或焊接接合部來將夾層板接合至另一個部件或板材。此外，本發(fā)明涉及一種在夾層板中制作至少一個接合區(qū)域的設備，尤其是涉及一種在夾層板中制作包括至少一個開口的至少一個接合區(qū)域的設備，該設備具有用于夾層板的至少一個接納件以及用于從至少一個接合區(qū)域中移置出塑料材料的工具。
【背景技術】
[0002]夾層板通常具有兩個外金屬覆蓋層以及布置在外金屬覆蓋層之間的至少一個非金屬芯層，所述非金屬芯層優(yōu)選地由熱塑性材料構成，使用夾層板以提供如下的復合板部件，該復合板部件至少在由實心材料制成的板材中具有互相排他的性質。盡管夾層板的重量輕，夾層板例如也允許部分地具有非常好的剛度并可以同時提供非常好的隔音性能。還可以利用夾層板實現(xiàn)高拉伸強度且同時減小重量。許多應用需要這些夾層板與其他板材部分或部件接合。然而，因常常用于板材的接合方法(例如熔焊法或釬焊法)向夾層板輸入高熱量，所以這些接合方法造成一些問題。通常所使用的熱塑性層即使在緊固件的周圍區(qū)域也至少部分地熔化，或因高熱量輸入而以某種其它方式受損。然而，為了將夾層板接合至另一個部件，還可以借助例如螺紋件或鉚釘?shù)染o固工具來使用力配合和/或形狀配合的接合部。然而，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn):在螺紋接合部或鉚接接合部的情況下，因通常由塑料材料構成的非金屬芯層的蠕變行為，不能夠確保這些接合部的持久的牢固性。因塑料材料的蠕變行為，所以減小了夾層板需要對鉚釘或螺紋件提供的保持力。因此，或因預加載力的損失，夾層板與板材或部件之間的接合部松弛。

【發(fā)明內容】

[0003]從以上問題出發(fā)，本發(fā)明基于如下目的:提出一種用于制作夾層板的至少一個接合區(qū)域的方法及設備，利用該方法或設備可以在夾層板中形成接合區(qū)域，該接合區(qū)域適于借助于焊接接合部或緊固工具將夾層板接合至另一個部件或板材，即，借助于緊固件持久地在夾層板與板材(實心板或夾層板)或部件之間形成形狀配合接合部和/或力配合接合部。此外，預期盡可能高性價比且可靠地制作接合區(qū)域。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的第一教導，利用如下方法實現(xiàn)上述目的:將用于從至少一個接合區(qū)域中移置出芯層的塑料材料的工具布置在至少一個接合區(qū)域中，預加載用于移置塑料材料的工具，從而與夾層板的至少一個接合區(qū)域的表面垂直地施加預定力，加熱夾層板的芯層，使得當夾層板的芯層的塑料材料變軟時，通過至少部分地移置塑料材料，而借助于用于移置塑料材料的工具的力來使夾層板的金屬覆蓋層在至少一個接合區(qū)域中接觸。
[0005]由于使用能夠預加載的用于移置芯層的塑料材料的工具，所以可以實現(xiàn)在夾層板中制作接合區(qū)域而不需要提供昂貴的成形工具。因此，可以顯著地減小形成接合區(qū)域的成本，并且可以增強接合區(qū)域的構造的靈活性。通過使用例如螺紋件或鉚釘?shù)染o固工具，接合區(qū)域不僅可以用于焊接接合部，而且還可以用于夾層板與另一個部件之間的其他耐用接合部。
[0006]根據(jù)方法的第一構造，接合區(qū)域由此包括位于夾層板中的開口，其中，通過移置塑料材料，金屬覆蓋層在開口的外周區(qū)域中至少部分地接觸。因此，可以在夾層板中設置適于例如螺紋接合部的開口，從而可以使用開口的大致金屬外周區(qū)域來增強螺紋接合部的保持力。
[0007]根據(jù)方法的另一個構造，如果將多個用于移置塑料材料的工具布置在多個接合區(qū)域中，并且同時使金屬覆蓋層在夾層板的多個接合區(qū)域中至少部分地接觸，則可以進一步改進方法的成本效益。這些尤其能夠通過使用已預加載的用于移置塑料材料的工具來實現(xiàn)。具體而言，可以在加熱芯層的塑料材料之前定位并預加載這些工具。
[0008]根據(jù)另一個構造，一個金屬覆蓋層或兩個金屬覆蓋層在至少一個接合區(qū)域中發(fā)生變形。如果例如僅一個金屬覆蓋層變形，則另一個金屬覆蓋層可以保持其外表面處于夾層板的平面中，因此僅在夾層板的一側，接合區(qū)域在夾層板中產生部分塌陷。另一方面，也可以使兩個金屬覆蓋層變形，使得用于例如螺紋接合部的金屬區(qū)域可以布置在兩個金屬覆蓋層之間的平面中以及兩個金屬覆蓋層的平面之外。
[0009]根據(jù)方法的另一個構造，首先，將夾層板引入接納件中；將至少一個用于移置塑料材料的工具定位在夾層板的遠離接納件的一側上的要制作為所述接合區(qū)域的區(qū)域中；利用形狀配合工具和/或力配合工具，借助于接納件在用于移置塑料材料的工具與夾層板之間制作適于傳遞力的接合部;預加載用于移置材料的工具；以及至少在要制作為所述接合區(qū)域的所述區(qū)域中加熱夾層板的芯層直到芯層變軟為止。由于使用用于夾層板的接納件，用于移置塑料材料的工具可以在夾層板的遠離接納件的一側更精確地進行定位。形狀配合工具和/或力配合工具借助于接納件確保從用于移置塑料材料的工具至夾層板的力傳遞，并還可以用于定位用于移置塑料材料的工具或夾層板。在接納件中可以容易地加熱夾層板。此外，可以在接合區(qū)域中采用接納件的合適的設計來差異地形成接合區(qū)域，使得例如在不同的接合區(qū)域中，當塑料材料被移置后，兩個金屬覆蓋層或僅一個金屬覆蓋層變形。
[0010]根據(jù)方法的另一個構造，使用以對流式、傳導式或輻射式傳熱的工具來加熱夾層板的芯層。以對流式傳熱的工具(例如熱風扇等)可以非常快速且有效地將熱量傳遞至夾層板的金屬覆蓋層。因良好的熱傳導，金屬覆蓋層中的熱量快速地傳遞至夾層板的由塑料材料制成的芯層。例如可以利用設置在接納件中的加熱元件進行傳導式傳熱，這些加熱元件具有非常精確的溫度控制。輻射式傳熱為非接觸式的，并且可以利用例如紅外輻射器、LED或其他電磁輻射源來提供輻射式傳熱。
[0011]根據(jù)該方法的優(yōu)選實施例，使用超聲波振動法來加熱夾層板的芯層。使用超聲波振動法可以對夾層板的芯層進行非常精確的加熱，特別是基于金屬材料和塑料材料的不同的聲音傳導性能。
[0012]優(yōu)選的是，用于移置塑料材料的工具使用與夾層板的表面垂直地被引導的沖頭來從接合區(qū)域中移置出塑料材料，其中，沖頭可選地具有用于收納移置出的塑料材料的凹槽。對沖頭的引導可以將力均勻且精確地引入到夾層板中以移置出塑料材料。因此，與沖頭接合的整個區(qū)域受到預定力，以從被沖頭覆蓋的整個區(qū)域中非常精確地擠壓出塑料材料。
[0013]根據(jù)方法的另一個構造，至少部分地氣動地、液壓地和/或利用機械彈簧來產生用于移置塑料材料的工具的力。可以容易地控制氣動和液壓地產生用于移置塑料材料的工具的力，使得例如當在多個接合區(qū)域中使用多個用于移置塑料材料的工具時，可以容易地在每個接合區(qū)域中對夾層板施加相同的力。使用機械彈簧允許特別簡單且高性價比地提供用于從接合區(qū)域中移置出塑料材料的力。
[0014]如果以利用用于夾層板的接納件的引導工具進行引導的方式將用于移置材料的工具定位，則可以進一步提高用于移置塑料材料的工具的定位精度。合適的引導工具可以是例如布置在接納件中的銷。
[0015]根據(jù)方法的另一個構造，利用定位工具同時將多個用于移置塑料材料的工具定位，其中，定位工具預確定各個用于移置塑料材料的工具的位置，并且利用形狀配合工具和/或力配合工具，借助于用于夾層板的接納件在用于移置塑料材料的工具與夾層板之間制作適于傳遞力的接合部。
[0016]合適的定位工具可以是例如簡單的型材，多個用于移置塑料材料的工具布置在該型材中，并且型材定位為與接納件的由此設置的形狀配合工具或力配合工具接合。因此，可以同時將多個用于移置塑料材料的工具定位。因此，可以減少提供引入有接合區(qū)域的夾層板所需的努力。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個教導，利用通用類型的設備來實現(xiàn)上述目的，其中，用于移置塑料材料的工具可被預加載預定力，并且預定力可以被施加至夾層板，使得當夾層板的芯層的塑料材料變軟時，可以利用已預加載的用于移置塑料材料的工具來從接合區(qū)域中移置出塑料材料。
[0018]借助于被預加載預定力的用于移置塑料材料的工具，可以在夾層板中產生一個或多個接合區(qū)域，這些接合區(qū)域允許形成焊接接合部(例如點焊)，或可以借助于加熱芯層的簡單步驟來提供用于緊固工具的具有金屬外周的開口。本發(fā)明的含義中的可預加載指的是用于移置塑料材料的工具能夠在被定位在夾層板的接合區(qū)域中之后被啟用，使得用于移置塑料材料的工具對夾層板施加力，從而當加熱塑料材料時，所述力足以從夾層板的芯層中移置出塑料材料。因此，首先，可以容易且精確地在非預加載的狀態(tài)下將用于移置塑料材料的工具定位。在定位之后，可以通過預加載用于移置塑料材料的工具來對未加